Широкополосный транзисторный усилитель

(51) Н 03 Р 3 60 Н ЕН ЬСТВУ ТОРС В,Н.Ерусланоетяшин леа от в ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) 1. ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий первый,второй и третий двухтактные каскадыусиления, блоки трансформации, блоксуммирования и контроля мощностии блок деления мощности, выполненныеотрезками двухпроводных линий передачи, при этом выходы первого, второго и третьего блоков трансформацииподключены к входным электродамтранзисторов соответственно первого,второго и третьего двухтактных каска.дов усиления, входы четвертого и пятого блоков трансформации подключенык выходным электродам транзисторов соответственно второго и третьегодвухтактных каскадов усиления, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения рабочей полосычастот, входы блока деления мощностиподключены к выходным электродамтранзисторов первого двухтактногокаскада усиления, входы второго итретьего блоков трансформации подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходамблока деления мощности, выходы четвертого,и пятого блоков трансформации подключены соответственно к первому, второму и третьему, четвертомувходам блока суммирования и контроля мощности, при этом каждый блоктрансформации выполнен параллельнорасположенными внутри замкнутогомагнитопровода двумя отрезками двухпроводныхлиний передачи, входы блоков трансформации соответственнообразованы концом первого проводника первого отрезка двухпроводнойлинии передачи и началом первогопроводника второго отрезка двухпроводной линии передачи, а выходыобразованы соответственно началомвторого проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи,соединенным с концом первого проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи, и концомвторого проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи,соединенным с началом первого провоника первого отрезка двухпроводнойлинии. передачи, причем начало второго проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи и конец втрого проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи соединеныс общей шиной. 2. Усилитель по и, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок дния мощности выполнен параллельнрасположенными внутри замкнутогомагнитопровода четырьмя отрезкамидвухпроводных линий передачи, егвходы образованы соответственночалом второго проводника первогорезка двухпроводной линии передачсоединенным с началом второго пр11415 б 7 ника второго отрезка двухпроводной линии передачи, и концом второго проводника третьего отрезка двухпроводной линии, передачи, соединенным с концом второго проводника четвертого отрезка двухпроводной линии передачи, а его первый, второй, третий и четвертый выходы образованы соответственно началом первого проводника третьего отрезка двухпроводной линии передачи, концом первого проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи, концом первого проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи и началом первого проводника четвертого отрезка двухпроводной линии передачи, причем начала вторых проводников третьего и четвертого отрезков двухпроводных линий передачи и концы вторых проводников первого и второго отрезков двухпроводных линий передачи соединены с общей шиной, а начало первого проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи и конец первого проводника четвертого отрезка . двухпроводной линии передачи подключены к одному выводу резистора, к другому выводу которого подключены начало первого проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи и конец первого проводника третьего отрезка двухпроводной линии передачи. 3. Усилитель по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок суммирования и контроля мощности выполнен тринадцатью отрезками двухпроводной линии передачи, начала вторых проводников которых соедине. ны с общей шиной, а его первый, второй, третий и четвертый входы образованы началами первых проводников соответственно первого, седьмого, восьмого и второго отрезков двухпроводных линий передачч,Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве усилителя мощности высокой частоты. при этом соединены между собой концы вторых проводников соответственнопервого, второго, третьего и четвертого отрезков двухпроводных линийпередачи, расположенных внутри первого замкнутого магнитопровода, пятого, шестого, седьмого и восьмогоотрезков двухпроводных линий передачи, расположенных внутри второгозамкнутого магнитопровода, девятогои десятого отрезков двухпроводныхлиний передачи, расположенных внутритретьего замкнутого магнитопровода,одиннадцатого, двенадцатого и тринадцатого отрезков двухпроводных линийпередачи, расположенных внутри четвертого замкнутого магнитопровода,концы первых проводников первого,второго, третьего, четвертого, девятого и десятого отрезков двухпроводных линий передачи соединены соответственно с концами первых проводников восьмого, седьмого, пятого, шестого, двенадцатого и тринадцатогоотрезков двухпроводных линий передачи, конец второго проводника десятого отрезка двухпроводной линии передачи соединен с концом первого проводника одиннадцатого отрезка двухпроводной линии передачи, первый резистор подключен к концам первых проводников первого и второго отрезковдвухпроводных линий передачи, начала первых проводников третьего, пятого, четвертого и десятого отрезковдвухпроводных линий передачи подключены соответственно к началам первыхпроводников девятого, одиннадцатого,пятого и двенадцатого отрезков двухпроводных линий передачи, а к началу каждого из первых проводниковдесятого и тринадцатого отрезковдвухпроводных линий передачи подключен соответственно один из выводоввторого и третьего резисторов, другой вывод каждого из которых соединен с общей шиной. Известен транзисторный усилитель высокой частоты, в котором трансформация сопротивления между каскадами усиления, подавление четных гармо11415 б 7 3ник, гальваническая развязка каска- . дов, суммирование, деление и измерение мощности выполняются отдельным узлом Г 13. к выходным электродам транзисторовсоответственно второго.и третьегоНедостатком такого усилителя является сужение рабочей полосы частотиз-за частотных ограничений для каждого отдельного высокочастотного узла, а,также из-за влияния паразитныхпараметровв местах соединений высокочасФотных узлов.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяширокополосный транзисторный усилитель, содержащий первый, второй итретий двухтактные каскады усиленияблоки трансформации, блок суммирования и контроля мощности и блок деления мощности, выполненные отрезками20двухпроводных линий передачи, приэтом выходы первого, второго и третьего блоков трансформации подключенык входным электродам транзисторовсоответственно первого, второго итретьего двухтактных каскадов усиления, входы четвертого и пятого блоков трансформации подключены к выходным электродам транзисторов соответственно второго и третьегодвухтактных каскадов усиления,. а между блоками трансформации и симметрирования включены разделительные конденсаторы 2 3.Недостатком известного усилителяявляется ограниченная рабочая полоса 35частот, обусловленная частотнымиограничениями каждого из высокочастотных узлов, а также влиянием паразитных параметров в местах соединенияблоков трансформации, симметрирования и деления мощности,Цель изобретения - расширениерабочей полосы частот.Эта цель достигается тем, чтов широкополосном транзисторном усили-ф 5теле, содержащем первый, второйи третий двухтактные каскады усиления, блоки трансформации, блок суммирования и контроля мощности и блокделения мощности, выполненные отрезкамидвухпроводных линий передачи,при этом выходы первого, второгои третьего блоков трансформации подключены к входным электродам транзисторов соответственно первого, второго и третьего двухтактных каскадовусиления, входы четвертого и пятогоблоков трансформации подключены к выходным электродам транзисторовпервого двухтактного каскада усиления, входы второго и третьего блоковтрансформации подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам блока деления мощности, выходы четвертого и пятого блоков трансформации подключены соответственно к первому, второму и третьему, четвертому входам блока суммирования и контролямощности, при этом каждый блоктрансформации выполнен параллельно расположенными внутри замкнутого магнитопровода двумя отрезками двухпроводных линий передачи, входы блоков трансформации соответственно образованы концом первого проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи и началом первого проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи, а выходы образованысоответственно началом второго проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи, соединеннымс концом первого проводника второгоотрезка двухпроводной линии переда-чи, и концом второго проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи, соединенным с началом первого проводника первого отрезкадвухпроводной линии передачи, причемначало второго проводника второгоотрезка двухпроводной линии передачии конец второго проводника первогоотрезка двухпроводной линии передачи,соединены с общей шиной. Кроме того, блок деления мощности выполнен параллельно расположенными внутри замкнутого магнитопровода четырьмя отрезками двухпроводных линий передачи, его входы образованы соответственно началом второго проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи, соединенным с началом второго проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи, и концом второго проводника третьего отрезка двухпроводной линии передачи, соединенным,с концом второго проводника четвертого отрезка двухпроводной линии передачи, а его первый, второй, третий и четвертый выходы образованы соответственно началом первого про"водника третьего отрезка двухпроводной линии передачи, концом первогопроводника второго отрезка двухнроводной линии передачи, концом первогопроводника первого отрезка двухпроводной линии передачи и началом первого проводника четвертого отрезкадвухпроводной линии передачи, причемначала вторых проводников третьегои четвертого отрезков двухпроводныхлиний передачи и концы вторых проводников первого и второго отрезковдвухпроводных линий передачи соединены с общей шиной, а начало первогопроводника второго отрезка двухпроводной линии передачи и конец первого проводника четвертого отрезкадвухпроводной линии передачи подключены к одному выводу резистора,к другому выводу которого подключены 20начало первого проводника первогоотрезка двухпроводной линии передачии конец йервого проводника третьегоотрезка двухпроводной линии передачи,25При этом блок суммирования и контроля мощности выполнен тринадцатьюотрезками двухпроводной линии передачи, начала вторых проводниковкоторых соединены с общей шиной, аего первый, второй, третий и четвертый входы образованы началами первыхпроводников соответственно первого,седьмого, восьмого и второго отрезков двухпроводных линий передачи,при этом соединены между собой концы З 5вторых проводников соответственнопервого, второго, третьего и четвертого отрезков двухпроводных линийпередачи, расположенных внутри первого замкнутого магнитопровода, пятого, шестого, седьмого и восьмогоотрезков двухпроводных линий передачи, расположенных внутри второгозамкнутого магнитопровода, девятогои десятого отрезков двухпроводныхлиний передачи, расположенных внутритретьего замкнутого магнитопровода,одиннадцатого, двенадцатого и тринадцатого отрезков двухпроводных линийпередачи, расположенных внутри чет 50вертого замкнутого магнитопровода,концы первых проводников первого,второго, третьего, четвертого, девятого и десятого отрезков двухпроводных линий передачи соединены соответственно с концами первых проводниковвосьмого, седьмого, пятого, шестого,двенадцатого и тринадцатого отрезков двухпроводных линий передачи, конец второго проводника десятого отрезка двухпроводной линии передачи соединен с концом первого проводника одиннадцатого отрезка двухпроводной линии передачи, первый резистор подключен к концам первых проводников первого и второго отрезков двухпроводных линий передачи, начала первых проводников третьего, пятогочетвертого и десятого отрезков двухпроводных линий передачи, подключены соответственно к началам первых проводников девятого, одиннадцатого, пятого и двенадцатого отрезков двухпроводных линий передачи, а к началу каждого из первых проводников десятого и тринадцатого отрезков двухпроводных линий передачи подключен соответственно один из выводов второго и третьего резисторов, другой вывод каждого иэ которых соединен с общей шиной.На чертеже приведена принципиальная электрическая схема широкополосного транзисторного усилителя. Широкополосный транзисторный усилитель содержит первый двухтактный каскад усиления на транзисторах 1.1 и 1.2, второй двухтактный каскад усиления - на транзисторах 1.3 и 1,4, третий двухтактный каскад усиления на .транзисторах 1.5 и 1.6, первый блок трансформации выполнен на магнитопроводе 2.1 и отрезках двухпроводных линий передачи 3.1.1 и 3.1.2, второй блок трансформации - на магнитопроводе 2.2 и отрезках двухпроводных линий передачи 3.2.1 и 3.2.2, третий блок трансформации - на магнитопроводе 2.3 и отрезках двухпроводных линий передачи 3.3,1 и 3.3.2, четвертый блок трансформации - на магнитопроводе 2.4 и отрезках двухпроводных линий передачи 3.4.1 и 3.4,2, пятый блок трансформации - на магнитопроводе 2.5 и отрезках двухпроводных линий 3.5.1 и 3.5.2, общую шину 4, блок деления мощности выполнен на магнитопроводе 5, отрезках двухпроводных линий передачи 6,1 - 6.4, резистор. 7, блок суммирования и контроля мощности выполнен на отрезках двухпроводных линий передачи 8.1 - 8.13 и магнитопроводах 9.1 - 9.4.Кроме того, усилитель содержит резисторы 10,1 - 10.3.Широкополосный транзисторный усилитель работает следующим образом.Вторые проводники отрезков двухпроводных линий передачи 3.1.1 и 3.2.2, 3.2.1 и 3.3.2, 3.3.1 5 и 3.3.2, 3.4.,1 и 3.4.2, 3.5.1 и 3.5.2, а также отрезки двухпроводных линий передачи 6.2 и 6,3, образуют дифференциальные дроссели из ,цвух сильно связанных витков, благо даря чему обеспечивается подавление четных (синфазных) гармоник на входе и выходе всех двухтактных каскадов усиления, образованных транзисторами 1.1-1.6. При этом первые проводни ки этих отрезков двухпроводных линий передачи, кроме отрезков двухпроводных линий передачи 6.2 и 6.3, вместе с их первыми проводниками образуют симметричные относительно общей ши ны 4 идентичные обмотки, трансформирующие напряжение в два раза. Напряжение возбуждения на второй и третий двухтактные каскады усиления, образованные транзисторами 1;3, 1.4 и 1.5, 1.6, поступает от первого (предварительного) двухтактного каскада усиления, образованного транзисторами 1.1 и 1,2, через вторыеЗО проводники отрезков двухпроводных линий передачи 6,1 и 6.3 и делится поровну между соединенными последо" вательно началом отрезка двухпроводной линии передачи 6.1 и концом отрезка двухпроводной линии передачи 6.3. Далее по этим отрезкам двухпроводных линий передачи равного волнового сопротивления высокочастотные колебания половинной амплитуды распространяются идентичным пу 40 тем без отражения в отрезкахцвухпроводных линий передачи 6.2 и 6.4 с тем же волновым сопротивлением и далее в отрезки двухпроводных линий передачи 3.2.1, 3.2.2, 3.3. 1 и 3.3,2, а затем поступают в противофазе на входные электроды транзисо торов 1.3, 1.4 и 1,5, 1.6. Если на этих зажимах возникают синфазные колебания, обусловленные разбалансом, то их путь к отрезкам двухпроводных линий передачи 6.1 и 6.3 будет тот же самый, но суммарное напряжение выделяется без отражения в резисторе 7, величина которого равна волно вому сопротивлению отрезков двухпроводных линий передачи 6.1-6.4. Резистор 7 обеспечивает электрическую развязку входов второго и третьего двухтактных каскадов усиления. Поскольку передача напряжения возбуждения осуществляется согласованными отрезками двухпроводных линий передачи, то электрическая развязка между вторым и третьим двухтактными каскадами усиления по цепям возбуждения является частотно-независимой.Усиленные высокочастотные колебания второго и третьего двухтактных каскадов усиления через блоки трансформации, образованные отрезками двухпроводных линий передачи 3.4.1, 3.4.2 и 3,5.1, 3.5.2, проходят без отражения по отрезкам двухпроводных линий передачи 8.1 - 8;8 и поступают на выход отрезка двухпроводной линии передачи 8.6, являющийся выходом усилителя, к которому подключается нагрузка. В резистор 10. 1 поступает только разность колебаний между вторым и третьим двухтактными каскадами усиления. Если выходные колебания двухтактных каскадов усиления одинаковы, то мощность в резисторе 10.1 отсутствует. Часть суммарных колебаний, составляющая примерно 117, поступает и проходит без отражения по отрезкам двухпроводных линий передачи 8.9-8.13 и выделяется в резисторе, 10.2. Напряжение на этом резисторе 10.2 пропорционально выход - ному напряжению широкополосного транзисторного усилителя и на нем измеряется падающая волна. Если широкополосный транзисторный усилитель согласован с нагрузкой, то в резисторе 10.3 мощность отсутствует. При рассогласовании широкополосного транзисторного усилителя с нагрузкой в резисторе 10.3 выделяется мощность, пропорциональная велйчине этого рассогласования, т.е. измеряется отраженная волна. Если величина резисторов 10.1 и 10.3 равна волновому сопротивлений, а резистора 10.2 - половине волнового сопротивления отрезков двухпроводных линий передачи 8.9 - 8.13, то вселинии согласованы и в них имеет место режим бегущей волны. Технико-экономическая эффективность при использовании предлагаемого усилителя достигается путем расширения рабочей полосы частот. В схеме усилителя полностью отсутствуют разделительные конденсаторы,1 О выми сопротивлениями, в силу согласования которых рабочая полоса частотусилителя расширяется более чемв два раза. 9 1141567 сведено до минимума количество магнитопроводов, а все высокочастотные гузлы выполняются стандартными коаксиальными линиями с одинаковыми волно