Кіщинський А. А. ФГУП «Центральний науково-дослідний радіотехнічний інститут» вул. Нова Басманна, д. 20, Москва – 105066, Росія Тел.: +7 (095) 263-96-29; e-mail: amplifiers@mail.ru

Анотація – Розглянуто конструкція і характеристики простого микрополосковой коректора, призначеного для вирівнювання амплітудно-частотної характеристики широкосмугового ЛБВ.

I. Вступ

При створенні як вакуумних, так і гібридних твердотільної-вакуумних підсилювальних модулів на основі лампи біжучої хвилі (ЛБВ) із смугою частот октава і більше, необхідно застосування спеціальних коректорів амплітудно-частотної характеристики, що забезпечують максимальне проходження сигналу на краях смуги пропускання ЛБВ і необхідне загасання (глибину корекції) поблизу середньої частоти робочого діапазону частот. Одна з можливих схем такого коректора наведена в роботі [1]. Нижче розглянута більш проста конструкція коректора, що не вимагає застосування відгалужувачі Ланге.

II. Основна частина

Схема побудови коректора показана на малюнку 1. Коректор складається з трьох однакових півхвильових (на середній частоті робочого діапазону Fo) замкнутих на кінці резонаторів (Z1 + Z2), включених в лінію передачі через однакові резистори R і розділених між собою відрізками лінії Zs. У простому випадку при використанні регулярних (Z1 = Z2) резонаторів на основі ліній без дисперсії, легко бачити, що полюса вхідного опору (нулі вхідної провідності) резонаторів спостерігаються на частотах F |0W = Fo / 2 (частота, на якій довжина резонатора дорівнює А / 4) і Fm = 1.5 * Fo (частота, на якій довжина резонатора дорівнює ЗА / 4). На цих частотах резистори виявляються «підвішеними», не роблять впливу на роботу схеми, чим і забезпечується максимальне проходження сигналу.

з

Рис. 1. Схема коректора.

Fig. 1. Equivalent circuit of corrector

На частоті Fo, навпаки, вхідний опір резонаторів дорівнює нулю, нижні клеми резисторів виявляються заземленими і схема перетворюється в розподілений аттенюатор, загасання якого регулюється опорами резисторів R. Ставлення Kf = Fhi / Flow (перекриття по частоті робочого діапазону коректора) у разі ідеальних регулярних резонаторів фіксоване і дорівнює 3.

Керувати величиною перекриття Kf можна, використовуючи нерегулярні резонатори, що складаються кожний із двох чвертьхвильові (на середній частоті робочого діапазону Fo) відрізків лінії з різними хвильовими опорами, як показано в загальному випадку на малюнку 1. Властивість управління полюсами нерегулярних резонаторів відомо і широко використовується при конструюванні фільтрів [2]. Позначимо відношення хвильових опорів відрізків Kz = Z1 / Z2. Змінюючи величину Kz, Можна в досить широких межах регулювати ширину смуги коректора Kf, що ілюструється кривими на малюнку 2, розрахованими для ідеальної лінії (верхня крива) і реальною микрополосковой лінії (Нижня крива).

Рис. 2. Залежність відносини власних частот полюсів резонатора від ставлення хвильових опорів входять відрізків лінії.

Fig. 2. Kf vs. Kz dependence

Використовуючи цей принцип, можна реалізувати перекриття по частоті від 2:1 до 5:1, при цьому трехзвенная схема коректора забезпечує КСХН не більше 2 при всіх величинах Kf і глибині корекції до 20 дБ. Розрахункові АЧХ варіантів коректора з різним Kf показані на малюнку 3.

Рис. 3. АЧХ коректора при різних Kf (Kz).

Puc. 6. КСХН коректора.

Частота

Fig. 6. VSWR of corrector unit

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

Описаний вище принцип був використаний при проектуванні микрополосковой коректора АЧХ для вакуумно-твердотільного модуля діапазону 6 – 18 ГГц. При цьому використані нерегулярні резонатори з невеликим (Kz = 0.9) стрибком хвильових опорів для компенсації звуження Розрахункова глибина корекції обрана рівної 15 дБ. Топологія плати коректора показана на малюнку 4. Використана підкладка з матеріалу «Полікор» товщиною 0.25 мм та розмірами 7×6 мм.

Fig. 4. Corrector topology

Fig. 5. Insertion loss of corrector unit

Розрахункові та експериментальні характеристики коректора показані на малюнках 5 і 6. Розбіжність результатів розрахунку і експерименту мінімально.

Рис. 5. АЧХкорректора.

III. Висновок

Розроблена і досліджена конструкція простого микрополосковой коректора АЧХ ЛБВ на основі нерегулярних півхвильових резонаторів, що забезпечує в смузі частот 6-18 ГГц глибину корекції 15 дБ при КСХН не більше 1.6. Показана можливість реалізації аналогічних схем корекції з перекриттям по частоті від 2:1 до 5:1.

IV. Список літератури

[1] Тяжлов В. С., Бегінін Д. В., Бутерін А. В. Сверхшіро-кополосний транзисторний підсилювач зі спеціальною формою амплітудно-частотної характеристики, призначений для роботи в складі потужного вакуумнотвердотельного модуля. Матеріали 13-й Міжнародній Кримській конференції “НВЧ техніка і телекомунікаційні технології”, 2003.

[2] Бєляєв Б. А. та ін Селективні властивості сходових мікрополоскових фільтрів на нерегулярних резонаторах. Радіотехніка та електроніка, 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.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»