КОНСТРУИРОВАНИЕ СВЧ-устройств НА МИКРОПОЛОСКОВЫХ ЛИНИЯХ
В.ФЕДОРОВ,
г.Липецк.
(Окончание. Начало в N7/2001)
Смесители
В технике связи, как известно, широко используются
смесители. Топологическая схема простейшего однотактного
смесителя изображена на рис.15. Сигналы смешиваемых частот
поступают на ШНО, их полусумма в фазе подается на анод
смесительного диода VD1, который заземлен посредством
высокоомного шлейфа L3- Для согласования низкого сопротивления
диода используются шлейфы Lсогл (грубо) и Lшл (точно). Сигналы
второго плеча ШНО гасятся на резисторе R. На выходе смесителя
включен фильтр, предотвращающий проникновение Fc на выход.
Полоса пропускания данного смесителя - 10%, потери на СВЧ - око
ло 3...6 дБ, на КВЧ - 5 дБ.
Коэффициент шума однотактного смесителя зависит от
мощности и спектральной чистоты сигнала гетеродина (генератора
одной из входных частот). Для снижения уровня шума применяют ба
лансный смеситель (рис.16). Применение балансных смесителей
уменьшает проникновение сигнала гетеродина на второй вход.
Данное преимущество ярко проявляется в приемных устройствах,
ибо позволяет избавиться от попадания сигнала гетеродина в
антенну и создания помех близкорасположенным приемным
устройствам.
Как видно из схемы, ШНО делит мощность входных сигналов
между диодами. Сигнал ПЧ подается на ФМЧ или ФСС, выделяющие по
лезный сигнал. Полоса пропускания балансного смесителя - 10%,
развязка входов - 20 дБ, потери преобразования - 6 дБ.
Усилители на полевых транзисторах с барьером Шоттки
Параметры СВЧ-транзисторов с барьером Шоттки (ПТБШ)
приведены втабл.1а и 16.
Топология усилителя мощности показана на рис.17. Как можно
заметить, транзистор включается в разрыв МП-линии передачи 1.
При этом напряжения питания и смещения подаются на сток и
затвор через два отрезка МПЛ 2 и 3, образующих полосно-
заграждаю-щий фильтр. При этом сопротивление z линии 3 ми
нимально, а линии 2 - максимально (не рекомендуется делать ее
ширину меньше 0,3 мм ввиду сложностей с реализацией и возра
станием потерь). Методика расчета усилителя сложна, и главная
проблема - отсутствие справочных данных о расстояниях между
стоком и истоком,затвором и истоком, высоте буферного слоя ПТБШ
и т.д. Поэтому для радиолюбителей рекомендуется эксперимен
тальный способ согласования линии передачи и ZBX, гвых
транзистора. Обычно ZBX -10 Ом, гвых - 250 Ом. Как правило, z0
линии передачи берется равным 50 Ом, а т.к. ZBX гораздо меньше
z0, то для согласования используется четвертьволновой трасфор-
матор z.,. При этом:
Например, если zBX=8 Ом, z.,=20 Ом. Для более точной
настройки к трансформатору 5 подключают шлейф 4 (изменяя его
dkhms).
В цепи стока сопротивление ZH не очень отличается от z0,
поэтому сопротивления уравнивются изменением длины шлейфа 6 и
его расстояния от стока транзистора.
Исток ПТБШ заземлен, и вышеописанная схема требует при
положительном напряжении питания U0 подачи отрицательного на
пряжения смещения на затвор (рис.18). Также необходимо
соблюдать порядок подачи напряжений питания - при включении
сначала подается UCM, затем - U0, при выключении напряжения
снимаются в обратном порядке. Такое включение ПТБШ в какой-то
мере оправдано при использовании в СВЧ-модулях диодов, питаемых
отрицальным напряжением (например, диодов Ганна).
Интересна схема включения ПТБШ с автоматическим смещением
(рис.19). Здесь смещение устанавливается благодаря включению в
цепь истока RCM. При этом требуется одно напряжение питания Un
(обычно оно выбирается равным +5 В, RCM и R в цепи Un
составляют по 50...100 Ом). Цепь затвора заземляется по
постоянному току посредством четвертьволнового резонатора,
который по переменному току одновременно играет роль
селективной цепи. В цепь RCM также включены четвертьволновые
резонаторы, которые заземляют цепь истока по переменному току
на рабочей частоте (их можно заменить элементами с
сосредоточенными параметрами, например, конденсаторами емкостью
до 1 нФ). Цепь питания выполняется такой же, как и для схемы с
короткозаземленным истоком.
Генераторы и гетеродины
Для получения больших мощностей в различных приборах для
настройки СВЧ-аппаратуры и передатчиках можно использовать
генераторы на мощных диодах Ганна (ДГ). В гетеродинах
(Р=0,2...10 мВт) используются ДГ и ПТБШ.
Нагрузкой ДГ могут быть резонаторы в МПЛ-исполне-нии.
Например, на рис.20 приведена топологическая схема генератора
на диоде Ганна (ГДГ), у которого в качестве колебательной систе
мы используется низкоом-ный шлейф 2. Длина шлейфа
рассчитывается по формуле:
где 
- длина волны, соответствующей fnp диода. Длина
шлейфа берется несколько больше расчетной, и подрезая
скальпелем один ее конец, можно настраивать генератор на мак
симум колебаний заданной частоты. С обратной стороны печатной
платы анод ДГ припаивается к фольге, и на его вывод надевается
теплоотвод 4, который притягивается цанговой шайбой.
(Окончание следует)
