свч усилитель

Усиление сигнала является одной из самых основных и распространенных функций в современных схемах радиочастотных и микроволновых систем.

Типы микроволновых усилителей

Ранние микроволновые усилители (RF amplifier) полагались на лампы клистроны, лампы бегущей волны или полупроводниковые усилители отражения, основанные на характеристиках отрицательного сопротивления туннельных или варакторных диодов. 

Однако из-за значительных инноваций в полупроводниковых технологиях, которые произошли с 1970-х годов, большинство СВЧ и ВЧ усилителей сегодня используют транзисторные устройства, такие как:

1. Si BJT.
2. GaAs или SiGe HBT.
3. Si MOSFET.
4. GaAs MESFET.
5. GaAs или GaN HEMT.

В зависимости от требований и специфики схемы, в настоящее время могут применяться как ламповые, так и транзисторные усилители.

Преимущества транзисторных усилителей

Микроволновые транзисторные СВЧ усилители мощности прочны, недороги, надежны и могут быть легко интегрированы как в гибридные, так и в монолитные схемы. Их можно использовать на частотах свыше 100 ГГц в широком диапазоне приложений, требующих небольшого размера, низкого коэффициента шума, широкой полосы пропускания и средних и высоких мощность. 

Хотя микроволновые лампы по-прежнему используются для частотных систем очень высокой мощности, постоянное улучшение характеристик транзисторов неуклонно снижает потребность в лампах.

Требования к усилителям столь же разнообразны, как и системы, в которых они используются. Усилители доступны в большом количестве различных форм-факторов, начиная от крошечных интегральных схем и заканчивая самыми большими мощными усилителями передатчиков, в том числе используемым на микроволновых частотах.

Сейчас можно купить малошумящий усилитель мощности СВЧ для применения в самых разных приложениях: от тестирования пассивных элементов, таких как антенны, до активных устройств, таких как ограничительные диоды или усилители мощности на основе MMIC.

Требования к микроволновым усилителям 

Какими бы разнообразными ни были системные требования, специфические требования конкретного усилителя также могут значительно различаться. Тем не менее, практически к каждому СВЧ усилителю мощности предъявляются общие требования:

• частотный диапазон; 
• неравномерность коэффициента усиления; 
• выходная мощность; 
• линейность; 
• коэффициент/мощность шума; 
• согласование и стабильность. 

Часто приходится идти на компромиссы в конструкции, чтобы оптимизировать какой-либо один параметр по сравнению с другим, а компромиссы производительности обычно необходимы для усилителя, который можно использовать в схемах общего назначения.

Отличие и ограничения разных топологий микроволновых усилителей

Существует множество методов проектирования СВЧ усилителя. Они могут быть широко разделены между ламповыми и твердотельными технологиями. 

Для требований высокой мощности (> 100 Вт), как правило, оптимальны трубчатые конструкции. Ламповые усилители, такие как усилители на лампах бегущей волны (TWTA), требуют источника питания высокого напряжения, а также, зачастую, времени для прогрева. К тому же они имеют значительный возраст, связанный со старением. 

В твердотельных усилителях для достижения аналогичных характеристик часто требуется переключение между узкополосными усилителями с вредным влиянием на общую линейность и неравномерностью усиления мощности. Коммутаторы сами по себе являются компромиссом производительности.