Wzmacniacze mikrofalowe
C-5
1
C5 Prowadnice falowe 1
4. - Wzmacniacze mikrofalowe
Wzmacniacze mikrofalowe
Tematyka zadań:
Tranzystor bipolarny Zadanie 5.1
Tranzystor polowy Zadanie 5.2
2
C5 - Wzmacniacze mikrofalowe
Zadanie 5.1 (a)
Zadanie 5.1 (a)
Zadanie 5.1. Zaprojektuj obwody dopasowujące (najprostsze i najkrótsze) i oblicz
wzmocnienie unilateralne jednotranzystorowego wzmacniacza z tranzystorem
bipolarnym na częstotliwość 2000 MHz (VCE = 4V, IC = 20mA ), o parametrach
zestawionych w Tabeli.
��Wymiary tranzystora 4mmx4mm, tasiemka doprowadzenia d=1,5 mm.
��Podłoże dielektryczne: �r=3,02; H[mm]=1,524; T[źm]=70 .
f[GHz] ��S11�� Arg{S11} ��S21�� Arg{S21} ��S12�� Arg{S12} ��S22�� Arg{S22}
2,0 0.71 158 3.47 56 0.090 29 0.32 178
C
B
C
B
S22=0,32/1780
S11=0,71/1580
E
E
3
C5 - Wzmacniacze mikrofalowe
Zadanie 5.1 (b)
Zadanie 5.1 (b)
Rozwiązanie:
q�Obliczamy Z0 i długość
elektryczną obwodu
dopasowującego
wejściowego.
Z0=18,2&!
l18,2 =0,1607
4
C5 - Wzmacniacze mikrofalowe
Zadanie 5.1 (c)
Zadanie 5.1 (c)
q�Obliczamy Z0 i długość
elektryczną obwodu
dopasowującego
wejściowego.
Z0=36&!
l36 =0,2442
5
C5 - Wzmacniacze mikrofalowe
Zadanie 5.1 (d)
Zadanie 5.1 (d)
q�Obliczamy fizyczne rozmiary obwodów dla danych parametrów podłoża,
wykorzystując podręczny program i zestawiamy w Tabeli.
Z0[&!] 50 18,2 36
W[mm] 3,73 14,6 6,08
eff[cm] 9,61 9,08 9,41
l/eff - 0,1607 0,2442
l[cm] - 1,46 2,30
Z0=18,2&!
Z0=50&!
Z0=36&!
Z0=50&!
q�Rysunek obwodów
mikropaskowych
6,08
3,73
14,6
6
C5 - Wzmacniacze mikrofalowe
Zadanie 5.1 (e)
Zadanie 5.1 (e)
q�Po obustronnym dopasowaniu tranzystora obliczamy wzmocnienie
unilateralne:
3,472 12,04
GUMAX =� =� =� 27,03;
0,496x0,898
(�1-� 0,712)�(�1-� 0,322)�
GUMAX[�dB]� =� 10log27,03 =� 10 ��1,43 =� 14,3dB
q�Uwaga: Należy zapamiętać, że w zależności od Z0 zmienia się nieznacznie �eff i
długość fali w linii mikropaskowej.
7
C5 - Wzmacniacze mikrofalowe
Zadanie 5.2 (a)
Zadanie 5.2 (a)
Zadanie 5.2. Zaprojektuj 2 pary obwodów dopasowujących wzmacniacza z
tranzystorem FET małej mocy (VDS = 2V, ID = 10mA ), na częstotliwość 6 GHz
wykonanych z odcinków linii mikropaskowej.
��Obwody dopasowujące wykonane są z odcinków linii o Z0=50&!.
��Obwody dopasowujące wykorzystują transformatory ćwierćfalowe.
��Wymiary tranzystora podane na rysunku.
��Oblicz wzmocnienie unilateralne
��Podłoże dielektryczne: �r=6,15; H[mm]=1,27; T[źm]=60.
f[GHz] ��S11�� Arg{S11} ��S21�� Arg{S21} ��S12�� Arg{S12} ��S22�� Arg{S22}
-64,8 4,122 102,6 40,6 -52,1
6,0 0.802 0.061 0.531
S
D
2mm
G
G
D S22=0,531/-52,10
S11=0,802/-64,80
0,7mm
S
S
8
C5 - Wzmacniacze mikrofalowe
Zadanie 5.2 (b)
Zadanie 5.2 (b)
Rozwiązanie:
q�Obliczamy długości l1 i lS1
odcinków wejściowego
obwodu dopasowującego o
Z0=50&!.
l1 =0,2112
lS1 =0,1931
9
C5 - Wzmacniacze mikrofalowe
Zadanie 5.2 (c)
Zadanie 5.2 (c)
q�Obliczamy długości l2 i lS2
odcinków wyjściowego
obwodu dopasowującego
o Z0=50&!.
l2 =0,2586
lS2 =0,1425
10
C5 - Wzmacniacze mikrofalowe
Zadanie 5.2 (d)
Zadanie 5.2 (d)
q�Obliczamy fizyczne długości
l1 lS1 l2 lS2
odcinków linii dla danych
O,2112  0,1931  0,2586  0,1425 
parametrów podłoża,
wykorzystując podręczny 4,96 mm 4,52 mm 6,05 mm 3,34 mm
program i zestawiamy w Tabeli.
S
Z0=50&!
4,96mm
6,05mm
1,84mm
D
G 3,34mm
4,52mm
11
C5 - Wzmacniacze mikrofalowe
Zadanie 5.2 (e)
Zadanie 5.2 (e)
q�Obliczamy długości
elektryczne i
impedancję ZT1 obwodu
wejściowego z
transformatorem.
ZT1=16,7 &!
l1 =0,1600 
12
C5 - Wzmacniacze mikrofalowe
Zadanie 5.2 (f)
Zadanie 5.2 (f)
q�Obliczamy długości
elektryczne i impedancję
ZT2 obwodu wejściowego
z transformatorem.
ZT2=27,8 &!
l2 =0,1772 
13
C5 - Wzmacniacze mikrofalowe
Zadanie 5.2 (g)
Zadanie 5.2 (g)
q�Obwód wejściowy:
l1 =0,1600 =3,74 mm
q�Obliczamy fizyczne
długości odcinków linii
LT1=5,31 mm
ZT1=16,7 &! WT1=9,23 mm
dla danych parametrów
podłoża, wykorzystując
podręczny program.
l2 =0,1772 =4,15 mm
q�Obwód wyjściowy:
q�UWAGA!
ZT2=27,8 &!
LT2=5,53 mm
WT2=4,71 mm
WT1>/4
5,31 mm
S
5,53 mm
Z0=50&!
3,74
4,15
D
1,84mm G
4,71 mm
9,23 mm
14
C5 - Wzmacniacze mikrofalowe
Zadanie 5.2 (h)
Zadanie 5.2 (h)
q�Poprawiamy obwód
wejściowy, obliczamy
transformator dwustopniowy.
l1 =0,1600 
ZT11=25 &!
ZT12=75,5 &!
15
C5 - Wzmacniacze mikrofalowe
Zadanie 5.2 (i)
Zadanie 5.2 (i)
q�Nowe wymiary obwodu
q�Obwód wejściowy:
l1 = 0,1600  = 3,74 mm
wejściowego z dwoma
transformatorami
LT11=5,48 mm
ZT11=25 &! WT11=5,46 mm
ćwierćfalowymi.
LT12=6,13 mm
WT12=0,75 mm
ZT12=75,5 &!
5,48 mm S
5,53 mm
Z0=50&!
6,13 mm
3,74
4,15
D
0,75 mm G
1,84mm
4,71 mm
5,46 mm
16
C5 - Wzmacniacze mikrofalowe
Zadanie 5.2 (j)
Zadanie 5.2 (j)
q�Po obustronnym dopasowaniu tranzystora obliczamy wzmocnienie
unilateralne:
4,1222 17
GUMAX =� =� =� 66,3;
(�)�(�)�
1-� 0,8022 1-� 0,5312 0,357x0,718
GUMAX[�dB]� =� 10log66,3 =� 10 ��1,82 =� 18,2dB
q�Uwaga: Należy zapamiętać, że w zależności od Z0 zmienia się nieznacznie �eff i
długość fali w linii mikropaskowej.
17
C5 - Wzmacniacze mikrofalowe