Примеры применения биполярного СВЧ транзистора

Биполярные транзисторы широко используются в схемах усилителей и генераторов на радиочастотах вплоть до 10 ГГц; на более высоких частотах эффективнее работают обычно полевые транзисторы. Пример схемы усилительного каскада показан на рис. 8.7.

	U вх U вых
Рис. 8.7. Схема каскада транзисторного усилителя

Каскад построен по схеме с общим эмиттером, в цепях коллектора и базы используются независимые источники смещения. Конденсаторы служат для развязки цепей СВЧ и постоянного тока. На входе и выходе изображены резисторы Z_c , моделирующие линии с согласованными генератором и нагрузкой. Элементы цепей согласования Z₁ – Z₅ , являются реактивными сопротивлениями, выполненными в виде отрезков линий с определенными размерами, рассчитанными при проектировании каскада.

Топологическая схема гибридной ИС усилительного каскада сантиметрового диапазона длин волн приведена на рис. 8.8.

Рис. 8.8. Топологическая схема усилительного каскада

Устройство изготовлено на подложке из поликора толщиной 0,5 мм длиной 22 мм. Транзистор и разделительные конденсаторы выполнены в виде навесных элементов, присоединенных к контактным площадкам. Транзистор имеет 2 вывода эмиттера, которые припаяны к широким областям металлизации, соединенным по торцам подложки с заземляющей металлизацией на ее нижней стороне. К этим же «земляным» областям присоединены и конденсаторы. Использование параллельного соединения двух цепей заземления эмиттера и максимальной ширины проводников направлены на снижение паразитной индуктивности вывода, наличие которой приводит к снижению коэффициента усиления каскада. Отрезки линий большой длины в цепях согласования свернуты в виде меандра.

В качестве второго примера рассмотрим транзисторный генератор на базе коаксиального резонатора, показанный на рис. 8.9. В схему введен варикап, представленный в виде конденсатора C _в (низкочастотная цепь подачи смещения на варикап не показана).

Рис. 8.9. Схема транзисторного генератора с электронной перестройкой частоты

К центральному проводнику резонатора присоединен сменный диск, вносящий дополнительную емкость C_s . Индуктивные элементы L_р служат для развязки цепей смещения по СВЧ току и не влияют на частоту генерации.

Эквивалентная схема устройства, представляющего собой так называемую «емкостную трехточку», показана на рис. 8.10.

Рис. 8.10. Эквивалентная схема транзисторного генератора

В ней отражена емкость эмиттерного перехода транзистора C_э . Суммарный импеданс резонатора на рабочей частоте имеет индуктивный характер, его отражает элемент L_экв . Частота генерации может изменяться ступенчато путем замены диска и его емкости C_s . Плавная электронная перестройка частоты выполняется путем изменения смещения на варикапе и может достигать 15 %. С использованием варикапа возможна также генерация частотно-модулированного сигнала.