КОРРЕКТОР АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ШИРОКОПОЛОСНОЙ ЛБВ

April 11, 2012 by admin Комментировать »

Кищинский А. А. ФГУП «Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт» ул. Новая Басманная, д. 20, Москва – 105066, Россия Тел.: +7 (095) 263-96-29; e-mail: amplifiers@mail.ru

Аннотация – Рассмотрена конструкция и характеристики простого микрополоскового корректора, предназначенного для выравнивания амплитудно-частотной характеристики широкополосной ЛБВ.

I.  Введение

При создании как вакуумных, так и гибридных твердотельно-вакуумных усилительных модулей на основе лампы бегущей волны (ЛБВ) с полосой частот октава и более, необходимо применение специальных корректоров амплитудно-частотной характеристики, обеспечивающих максимальное прохождение сигнала на краях полосы пропускания ЛБВ и необходимое затухание (глубину коррекции) вблизи средней частоты рабочего диапазона частот. Одна из возможных схем такого корректора приведена в работе [1]. Ниже рассмотрена более простая конструкция корректора, не требующая применения ответвителей Ланге.

II.  Основная часть

Схема построения корректора показана на рисунке 1. Корректор состоит из трех одинаковых полуволновых (на средней частоте рабочего диапазона Fo) замкнутых на конце резонаторов (Z1+Z2), включенных в линию передачи через одинаковые резисторы R и разделенных между собой отрезками линии Zs. В простейшем случае при использовании регулярных (Z1 = Z2) резонаторов на основе линий без дисперсии, легко видеть, что полюса входного сопротивления (нули входной проводимости) резонаторов наблюдаются на частотах F|0W = Fo/2 (частота, на которой длина резонатора равна А/4) и Fm = 1.5*Fo (частота, на которой длина резонатора равна ЗА/4). На этих частотах резисторы оказываются «подвешенными», не оказывают влияния на работу схемы, чем и обеспечивается максимальное прохождение сигнала.

з

Рис. 1. Схема корректора.

Fig. 1. Equivalent circuit of corrector

На частоте Fo, напротив, входное сопротивление резонаторов равно нулю, нижние клеммы резисторов оказываются заземленными и схема превращается в распределенный аттенюатор, затухание которого регулируется сопротивлениями резисторов R. Отношение Kf = Fhi / Flow (перекрытие по частоте рабочего диапазона корректора) в случае идеальных регулярных резонаторов фиксировано и равно 3.

Управлять величиной перекрытия Kf можно, используя нерегулярные резонаторы, состоящие каждый из двух четвертьволновых (на средней частоте рабочего диапазона Fo) отрезков линии с разными волновыми сопротивлениями, как показано в общем случае на рисунке 1. Свойство управления полюсами нерегулярных резонаторов известно и широко используется при конструировании фильтров [2]. Обозначим отношение волновых сопротивлений отрезков Kz = Z1 / Z2. Изменяя величину Kz, можно в достаточно широких пределах регулировать ширину полосы корректора Kf, что иллюстрируется кривыми на рисунке 2, рассчитанными для идеальной линии (верхняя кривая) и реальной микрополосковой линии (нижняя кривая).

Рис. 2. Зависимость отношения собственных частот полюсов резонатора от отношения волновых сопротивлений входящих отрезков линии.

Fig. 2. Kf vs. Kz dependence

Используя этот принцип, можно реализовать перекрытие по частоте от 2:1 до 5:1, при этом трехзвенная схема корректора обеспечивает КСВН не более 2 при всех величинах Kf и глубине коррекции до 20 дБ. Расчетные АЧХ вариантов корректора с различным Kf показаны на рисунке 3.

Рис. 3. АЧХ корректора при различных Kf (Kz).

Puc. 6. КСВН корректора.

Частота

Fig. 6. VSWR of corrector unit

Fig. 3. Insertion loss with various Kf (Kz)

Описанный выше принцип был использован при проектировании микрополоскового корректора АЧХ для вакуумно-твердотельного модуля диапазона 6- 18 ГГц. При этом использованы нерегулярные резонаторы с небольшим (Kz = 0.9) скачком волновых сопротивлений для компенсации сужения Расчетная глубина коррекции выбрана равной 15 дБ. Топология платы корректора показана на рисунке 4. Использована подложка из материала «поликор» толщиной 0.25 мм и размерами 7×6 мм.

Fig. 4. Corrector topology

Fig. 5. Insertion loss of corrector unit

Расчетные и экспериментальные характеристики корректора показаны на рисунках 5 и 6. Расхождение результатов расчета и эксперимента минимально.

Рис. 5. АЧХкорректора.

III.  Заключение

Разработана и исследована конструкция простого микрополоскового корректора АЧХ ЛБВ на основе нерегулярных полуволновых резонаторов, обеспечивающая в полосе частот 6-18 ГГц глубину коррекции 15 дБ при КСВН не более 1.6. Показана возможность реализации аналогичных схем коррекции с перекрытием по частоте от 2:1 до 5:1.

IV. Список литературы

[1]  Тяжлов В. С., Бегинин Д. В., Бутерин А. В. Сверхширо- кополосный транзисторный усилитель со специальной формой амплитудно-частотной характеристики, предназначенный для работы в составе мощного вакуумнотвердотельного модуля. Материалы 13-й Международной Крымской конференции “СВЧ техника и телекоммуникационные технологии”, 2003.

[2]  Беляев Б. А. и др. Селективные свойства лестничных микрополосковых фильтров на нерегулярных резонаторах. Радиотехника и электроника, 2000., т.45., №8, С. 910-917.

WIDEBAND TWTA GAIN CORRECTOR

Kistchinsky A. A.

Central Research Institute of Radio Engineering 20, Novaja Basmannaja St., Moscow -105066, Russia Tel.: +7 (095) 263-96-29 e-mail: amplifiers@mail.ru

Abstract – An effective use of over-octave band TWTA is not possible without special gain correctors providing for a maximum signal passage at the high and low edges of the TWTA’s passband and the necessary fading (the depth of correction) closer to the medium frequency of the working range. In this paper we present the results of the development and investigation on the construction of a simple microstrip gain corrector (Fig. 1, 4) on the basis of irregular half-wave resonators. In the 6-18 GHz band, the corrector provides for the depth of correction 15 dB (Fig. 5) with the VSWR not greater than 1.6 (Fig. 1,

6)   . We have also shown the possibilities for realizing analogous schemes of correction with the overlap of frequencies from 2:1 to 5:1 (Fig. 2, 3). The corrector is produced in the form of a thin film alumina plate of 7x6x0.25 mm size.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты