Мощный генератор ВЧ на MOSFET-транзисторе. Генератор на свч транзисторе

Простейший генератор СВЧ | Катушки Тесла и все-все-все

По большому счёту, это не СВЧ. Частота этой штуковины лежит где-то от 400 до 500 МГц, в то время как тру-СВЧ начинается всё же с гигагерцев. Но, учитывая общую простоту схемы и сборки, штука крайне занимательная и внимания стоит. Всё, что нужно — маленький кусочек фольгированного текстолита, СМД-резисторы 0.5к и 1к, подстроечный конденсатор 6-30 пФ, пара кусков провода, выдранного из кабеля локалки, питание в 7 вольт 0.5-1А и транзистор RD02MUS1. Мощность около 2 ватт. Автор и вдохновитель по сооружению данной схемы — sifun, за что тому отдельная благодарность. Вначале делаем плату. Её лучше всего вырезать гравером или лезвием. Разводка довольно проста. Особая аккуратность в повторении не требуется. Рассматриваем имеющиеся детали. Кусок МГТФа вверху предназначен для пятивиткового дросселя по питанию. Спаиваем всё вместе. Если непонятно напрямую из разводки, в самом низу страницы есть схема. Ноги и концы всех деталей кроме резисторов должны быть как можно ближе друг к другу. Небольшой лишний кусочек платы или ноги может иметь ощутимые параметры ёмкости и индуктивности на этих частотах и всё попортить. Припаиваем резонатор из хитро скрученных кусков жил из кабеля от локалки. Он работает на схожих частотах, и поэтому изоляция там слабо поглощает СВЧ. Геометрию и размеры резонатора крайне рекомендуется соблюдать для достижения желаемых эффектов. Разве что, длинные участки стоит сделать параллельными, а не выгнутыми наружу. После спайки выкручиваем в ноль подстроечный конденсатор, подаём на схему 6.5-7 вольт и аккуратно вращаем конденсатор отвёрткой до достижения тока потребления у схемы где-то в 400-600 мА. После чего проверяем работоспособность поднесённой к рогам резонатора неонкой. Вот как-то так это выглядит. Что интересно, от этих частот неон светится не привычным оранжевым, а отчётливо красным, или даже розоватым оттенком.

Внизу — схема. Авторство полностью за sifun’ом.

 

В планах приобрести транзисторы помощнее и сделать то же самое уже на десяток-другой ватт. Можно будет поджечь даже СВЧ-факел.

Метки отсутствуют.

teslacoil.ru

Мощный генератор ВЧ на MOSFET-транзисторе — Gnativ.ru

Юным радиолюбителям посвящается…

Предисловие

Радиосигнал, однажды сгенерированный, уносится в глубь Вселенной со скоростью света… Эта фраза, прочитанная в журнале «Юный техник» в далеком детстве произвела на меня очень сильное впечатление и уже тогда я твердо решил, что обязательно пошлю свой сигнал нашим «братьям по разуму», чего бы мне это не стоило. Но путь, от желания до воплощения мечты долог и непредсказуем…

Когда я только начинал заниматься радиоделом,  мне очень хотелось построить  портативную радиостанцию. В то время я думал, что она состоит из динамика, антенны и батарейки. Стоит только соединить их в правильном порядке и можно будет разговаривать с друзьями где-бы они не находились… Я изрисовал не одну тетрадку возможными схемами, добавлял всевозможные лампочки, катушки и проводки. Сегодня эти воспоминания вызывают у меня лишь улыбку, но тогда мне казалось, что еще чуть-чуть и чудо-устройство будет у меня в руках…

Я помню свой первый радиопередатчик.  В 7 классе я ходил в кружок спортивной радиопеленгации (т.н. охоты на лис). В один из прекрасных  весенних  дней наша последняя «лиса» — приказала долго жить. Руководитель кружка, недолго думая, вручил мне её со словами — «… ну, ты там её почини…». Я наверное был страшно горд  и счастлив, что мне доверили столь почетную миссию, но мои знания электроники  на тот момент не дотягивали до «кандидатского минимума». Я умел отличать транзистор от диода и приблизительно представлял как они работают по отдельности, но как они работают вместе — для меня это было загадкой. Придя домой, я с благоговейным трепетом вскрыл небольшую металлическую коробочку. Внутри неё оказалась плата, состоящая  из мультивибратора и генератора РЧ на транзисторе П416. Для меня это была вершина схемотехники.  Самой загадочной деталью в данном устройстве была катушка задающего генератора (3,5МГц.), намотанная на броневом сердечнике. Детское любопытство пересилило здравый смысл и острая металлическая отвертка впилась в броневой кожух катушки. «Хрясь» — раздался хруст и кусок броневого корпуса катушки, со стуком упал на пол. Пока он падал, мое воображение уже нарисовало картину моего расстрела руководителем нашего кружка…

У этой истории был счастливый конец, правда случился он через месяц. «Лису» я все-таки починил, хотя точнее сказать — сделал её заново. Плата радиомаяка, сделанная из фольгированного гетинакса, не выдержала пыток моим 100 ваттным паяльником, дорожки отслоились от постоянной перепайки деталей… Пришлось плату делать заново. Спасибо моему папе, что принес  (достал где-то с большим трудом) фольгированный гетинакс, а маме — за дорогой французский красный лак для ногтей, который я использовал для рисования платы. Новый броневой сердечник мне достать не удалось, но зато удалось аккуратно склеить старый клеем БФ… Отремонтированный  радиомаяк радостно послал в эфир свое слабое «ПИ-ПИ-ПИ», но для меня это было сравни запуску первого искусственного спутника Земли, возвестившего человечеству о начале космической эры таким-же прерывистым сигналом на частоте 20 и 40 МГц. Вот такая история…

Схема устройства

В мире существует огромное количество схем генераторов, способных генерировать колебания различной частоты и мощности. Обычно, это достаточно сложные устройства на диодах, лампах, транзисторах или других активных элементах. Их сборка и настройка требует некоторого опыта и наличия дорогих приборов. И чем выше частота и мощность генератора, тем сложнее и дороже нужны приборы, тем опытнее должен быть радиолюбитель в данной теме.

Но сегодня, мне бы хотелось рассказать о достаточно мощном генераторе ВЧ, построенном всего на одном транзисторе. Причем работать этот генератор может на частотах до 2ГГц и выше и генерировать достаточно большую мощность — от единиц до десятков ватт, в зависимости от типа применяемого транзистора. Отличительной особенностью данного генератора, является использование симметричного дипольного резонатора, своеобразного открытого колебательного контура с индуктивной и емкостной связью.  Не стоит пугаться такого названия — резонатор представляет собой две параллельные металлические полоски, расположенные на небольшом расстоянии друг от друга.

Свои первые опыты с генераторами подобного вида я проводил ещё в начале 2000-х годов, когда для меня стали доступны  мощные ВЧ-транзисторы.  С тех пор я периодически возвращался к этой теме, пока в середине лета на сайте VRTP.ru  не возникла тема по использованию мощного однотранзисторного генератора в качестве источника ВЧ-излучения для глушения бытовой техники (музыкальных центров, магнитол, телевизоров) за счет наведения модулированных ВЧ-токов в электронных схемах этих устройств. Накопленный материал и лег в основу данной статьи.

Схема мощного генератора ВЧ, достаточно проста и состоит из двух основных блоков:

1. Непосредственно сам автогенератор ВЧ на транзисторе;
2. Модулятор — устройство для периодической манипуляции (запуска) генератора ВЧ сигналом звуковой (любой другой) частоты.

Детали и конструкция

«Сердцем» нашего генератора является высокочастотный MOSFET-транзистор. Это достаточно дорогостоящий и мало распространенный элемент. Его можно купить за приемлемую цену в китайских интернет-магазинах или найти в высокочастотном радиооборудовании — усилителях/генераторах высокой частоты, а именно, в платах базовых станций сотовой связи различных стандартов. В своем большинстве эти транзисторы разрабатывались именно под данные устройства.Такие транзисторы, визуально и конструктивно отличаются от привычных с детства многим радиолюбителям КТ315 или МП38 и представляют собой «кирпичики» с плоскими выводами на мощной металлической подложке. Они бывают маленькие и большие в зависимости от выходной мощности. Иногда, в одном корпусе располагаются два транзистора на одной подложке (истоке). Вот как они выглядят:

Линейка внизу, поможет вам оценить их размеры. Для создания генератора могут быть использованы любые MOSFET-транзисторы. Я пробовал в генераторе следующие транзисторы: MRF284, MRF19125, MRF6522-70, MRF9085, BLF1820E, PTFA211801E — все они работают. Вот как данные транзисторы выглядят внутри:

Внутренняя структура мощного MOSFET транзистора PTFA211801E

Вторым, необходимым материалом для изготовления данного устройства является медь. Необходимы две полоски данного металла шириной 1-1,5см. и длинной 15-20см (для частоты 400-500 МГц). Можно сделать резонаторы любой длинны, в зависимости от желаемой частоты генератора. Ориентировочно, она равна 1/4 длинны волны.Я использовал медь, толщиной 0,4 и 1 мм. Менее тонкие полоски — будут плохо держать форму, но в принципе и они работоспособны. Вместо меди, можно использовать и латунь. Резонаторы из альпака (вид латуни) тоже успешно работают. В самом простом варианте, резонаторы можно сделать из двух кусочков проволоки, диаметром 0,8-1,5 мм.

Помимо ВЧ-транзистора и меди, для изготовления генератора понадобится микросхема 4093 — это 4 элемента 2И-НЕ с триггерами Шмитта на входе. Её можно заменить на микросхему 4011 (4 элемента 2И-НЕ) или её российский аналог — К561ЛА7. Также можно использовать другой генератор для модуляции, например, собранный на таймере 555. А можно вообще исключить из схемы модулирующую часть и получить просто ВЧ-генератор.

В качестве ключевого элемента применен составной p-n-p транзистор TIP126 (можно использовать TIP125 или TIP127, они отличаются только максимально допустимым напряжением). По паспорту он выдерживает 5А, но очень сильно греется. Поэтому необходим радиатор для его охлаждения. В дальнейшем, я использовал P-канальные полевые транзисторы типа IRF4095 или P80PF55.

Сборка устройства

Устройство может быть собрано как на печатной плате, так и навесным монтажом с соблюдением правил для ВЧ-монтажа. Топология и вид моей платы приведены ниже:Эта плата рассчитана на транзистор типа MRF19125 или PTFA211801E. Для него прорезается отверстие в плате, соответствующее размеру истока (теплоотводящей пластины).Одним из важных моментов сборки устройства является обеспечение теплоотвода от истока транзистора. Я применил различные радиаторы, подходящие по размеру. Для кратковременных экспериментов — таких радиаторов достаточно. Для долговременной работы — необходим радиатор достаточно большой площади или применение схемы обдува вентилятором.Включение устройства без радиатора, чревато быстрым перегревом транзистора и выходом из строя этого дорогостоящего радиоэлемента.

Для экспериментов, мною были изготовлены несколько генераторов по разные транзисторы. Также я сделал фланцевые крепления полосковых резонаторов, чтобы можно было их менять без постоянного нагрева транзистора. Представленные ниже фотографии помогут вам разобраться в деталях монтажа.

Запуск устройства

Перед запуском генератора, необходимо еще раз проверить правильность его соединений, чтобы у вас не образовалась весьма не дешёвая кучка транзисторов с надписью «Сгорел».Первый запуск, желательно производить с контролем потребляемого тока. Этот ток, можно ограничить до безопасного уровня использовав резистор на 2-10 Ом в цепи питания генератора (коллектор или сток модулирующего транзистора).Работу генератора можно проверить различными приборами: поисковым приемником, сканером, частотомером или просто энергосберегающей лампой. ВЧ-излучение, мощностью более 3-5 Вт, заставляет её светиться.

ВЧ-токи легко нагревают некоторые материалы вступающие с ними в контакт в т. ч. и биологические ткани. Так, что будьте осторожны, можно получить термический ожог прикоснувшись к оголенным резонаторам (особенно при работе генераторов на мощных транзисторах). Даже небольшой генератор на транзисторе MRF284, при мощности всего около 2-х ватт — легко сжигает кожу рук, в чем вы можете убедиться на этом видео:

При некотором опыте и достаточной мощности генератора, на конце резонатора, можно зажечь т.н. «факел» — небольшой плазменный шарик, который будет подпитываться ВЧ-энергией генератора. Для этого достаточно просто поднести зажженную спичку к острию резонатора.

Т.н. «факел» на конце резонатора.

Помимо этого, можно зажечь ВЧ-разряд между резонаторами. В некоторых случаях, разряд напоминает крошечную шаровую молнию хаотично перемещающуюся по всей длине резонатора. Как это выглядит вы можете увидеть ниже. Несколько увеличивается потребляемый ток и во всем доме «гаснут» многие каналы эфирного телевидения))).

Плазменная дуга между резонаторами ВЧ-генератора на транзисторе MRF284

Применение устройства

Конечно, данный ВЧ-генератор — не отличается особой стабильностью частоты. Разница частот может достигать 100-200 МГц при использовании модулятора или без него. Но при желании, потратив время на настройку и подбор расстояния между резонаторами, можно добиться стабильности частоты +/- 2-10 МГц. Главная ценность данного генератора — получение достаточно высокой мощности ВЧ, при использовании минимума деталей. В зависимости от типа применяемого транзистора, устройство может генерировать достаточно значительную мощность. В команде TeslaCoilRu, подобное устройство применено для ионизации различных смесей газов в плазменных шарах. Это смотрится фантастично, посмотрите фотографии и видео на их сайте.

Помимо этого, наш генератор может быть применен для изучения воздействия ВЧ-излучения на различные устройства, бытовую аудио и радиоаппаратуру с целью изучения их помехоустойчивости. Ну и конечно, с помощью данного генератора можно послать сигнал в космос, но это уже другая история…

Все материалы по автогенератору ВЧ (схема, плата) вы можете взять здесь в формате Visio. Настоятельно рекомендую начинать эксперименты с небольшими транзисторами (типа MRF284 или MRF6522). Они легко возбуждаются на частотах до 1600-1800 МГц и не очень критичны к форме резонаторов. Большие транзисторы требуют значительной мощности на затворе для поддержания автогенерации, то есть резонатор должен быть достаточно крупным. Помните, что нельзя допускать КЗ резонаторов, это приведет к выходу транзистора из строя. В большей части случаев, подстроечный конденсатор можно не использовать — хватает паразитных емкостей на плате. Но при навесном монтаже этот конденсатор может понадобиться. Экспериментируйте и у вас все получится!

P.S. Не следует путать этот ВЧ-автогенератор с различными EMP-jammers. Там генерируются импульсы высокого напряжения, а наше устройство генерирует излучение высокой частоты.

P.P.S. Для тех экспериментаторов, у кого возникло желание создать подобное устройство и провести с ним опыты, но нет необходимых MOSFET транзисторов — обращайтесь на почту: [email protected]. У меня есть значительный запас, думаю по цене договоримся.

Часть 2. Небольшое дополнение, другие генераторы >>>Экспериментальный качер Бровина >>>

gnativ.ru

генератор свч на транзисторе с электрической перестройкой частоты - патент РФ 2298280

Изобретение относится к электронной технике. Техническим результатом является увеличение диапазона перестройки частоты и возможность создания генератора СВЧ на транзисторе в монолитном исполнении. Генератор СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты содержит активный прибор - полевой транзистор с затвором в виде барьера Шотки, соединенный по схеме с общим истоком, два пленочных резистора с сопротивлением R1 и R 2 соответственно. В качестве полупроводникового прибора, управляемого напряжением, используют второй полевой транзистор с затвором в виде барьера Шотки, соединенный также по схеме с общим истоком. Конец колебательной системы соединен со стоком второго полевого транзистора, одни из концов обоих пленочных резисторов соединены с затвором первого полевого транзистора, а другие концы этих пленочных резисторов соединены с общим истоком и с затвором второго полевого транзистора соответственно, при этом на затвор второго полевого транзистора подают управляющее напряжение отрицательной полярности, изменяющееся в пределах от 0 до Uo, где Uo - отрицательное напряжение отсечки второго полевого транзистора. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2298280

Изобретение относится к электронной технике, а именно к генераторам СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты.

В системах связи и радиолокационных станциях широко применяются генераторы СВЧ, в которых частота управляется напряжением. В ряде случаев требуется осуществлять перестройку частоты, при которой частота генератора изменяется от управляющего напряжения в широком диапазоне частот.

Известен генератор СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты, содержащий биполярный транзистор в качестве активного прибора, выполненный из полупроводникового материала - кремния, и соединенные с ним колебательную систему и полупроводниковый прибор, управляемый напряжением - варакторный диод, включенный по схеме двухполюсника [1, стр.191].

Использование варакторного диода в качестве полупроводникового прибора, управляемого напряжением, основано на зависимости емкости варакторного диода от приложенного к нему напряжения.

Диапазон перестройки частоты такого генератора составляет до 30%.

Основные недостатки этого генератора СВЧ на транзисторе:

- низкий верхний предел диапазона перестройки частоты, составляющий 6-8 ГГц, который определяется предельной частотой полупроводникового материала - кремния,

- невозможность достижения широкого диапазона перестройки частоты варакторным диодом, обусловленная его нелинейной вольтфарадной характеристикой, имеющей определенный (неуправляемый) закон изменения емкости, зависящий от одного напряжения.

Известен генератор СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты - прототип, содержащий полевой транзистор с затвором в виде барьера Шотки в качестве активного прибора, выполненный из полупроводникового материала - арсенида галлия, соединенные с ним колебательную систему и полупроводниковый прибор, управляемый напряжением, при этом полевой транзистор соединен по схеме с общим истоком, один конец колебательной системы соединен с затвором полевого транзистора, а другой - с полупроводниковым прибором, управляемым напряжением, в качестве которого служит так же, как и в первом аналоге, варакторный диод [1, стр.193].

Использование в этом генераторе СВЧ в качестве активного прибора полевого транзистора с затвором в виде барьера Шотки, выполненного из полупроводникового материала группы AIIIBV - арсенида галлия, который обладает более высокой подвижностью электронов по сравнению с полупроводниковым материалом - кремнием, из которого выполнен биполярный транзистор - активный прибор в предыдущем аналоге, позволило увеличить нижний предел диапазона перестройки частоты выше 10 ГГц.

Однако сложность получения широкого диапазона перестройки частоты, обусловленная использованием варакторного диода, характеризующегося неуправляемой вольтфарадной характеристикой, присуща и этой конструкции генератора СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты.

Кроме того, невозможно создать конструкцию генератора СВЧ в монолитном исполнении, поскольку полевой транзистор с затвором в виде барьера Шотки и варакторный диод выполняются из различных полупроводниковых материалов раздельно.

Техническим результатом изобретения является увеличение диапазона перестройки частоты и возможность создания генератора СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты в монолитном исполнении.

Технический результат достигается тем, что в известном генераторе СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты, содержащем активный прибор - полевой транзистор с затвором в виде барьера Шотки, выполненный из полупроводникового материала группы АIII ВV и соединенный по схеме с общим истоком, сток которого служит выходом и на который подают напряжение положительной полярности, колебательную систему и полупроводниковый прибор, управляемый напряжением, при этом один конец колебательной системы соединен с затвором в виде барьера Шотки полевого транзистора, а другой - с полупроводниковым прибором, управляемым напряжением U, в него дополнительно введены два пленочных резистора с сопротивлением R1 и R2 соответственно, а в качестве полупроводникового прибора, управляемого напряжением, используют второй полевой транзистор с затвором в виде барьера Шотки, выполненный также из полупроводникового материала группы АIIIBV и соединенный также по схеме с общим истоком, а другой конец колебательной системы соединен со стоком второго полевого транзистора, одни из концов обоих пленочных резисторов соединены с затвором первого полевого транзистора, а другие концы этих пленочных резисторов с сопротивлением R1 и R 2 соединены с общим истоком и с затвором в виде барьера Шотки второго полевого транзистора соответственно, при этом на затвор в виде барьера Шотки второго полевого транзистора подают управляющее напряжение U отрицательной полярности, изменяющееся в пределах от 0 до Uo, где

U o - отрицательное напряжение отсечки второго полевого транзистора.

Колебательная система представляет собой разделительную емкость и индуктивность.

Сопротивления R1 и R2 пленочных резисторов равны 80 /U o/ и 320 /Uo/ соответственно.

Генератор СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты может быть выполнен как в гибридном, так и в монолитном интегральном исполнении.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Генератор СВЧ содержит два полевых транзистора с затвором в виде барьера Шотки, выполненных из полупроводникового материала - арсенида галлия, соединенные по схеме с общим истоком, при этом один из них - первый служит для получения генерации на частоте f и заданной выходной мощности, реализуемой с помощью напряжения положительной полярности подаваемого на сток первого полевого транзистора, а другой - второй в качестве полупроводникового прибора, управляемого напряжением U служит для получения генерации на частоте f. Полная емкость второго полевого транзистора с затвором в виде барьера Шотки зависит от двух напряжений - на стоке и затворе в виде барьера Шотки второго полевого транзистора, в отличие от варакторного диода, емкость которого, как было сказано выше, зависит только от одного напряжения.

Наличие в предлагаемой конструкции генератора СВЧ пленочных резисторов с сопротивлениями R1 и R2 и предложенное иное соединение элементов конструкции в сочетании с более сложной, чем у варакторного диода функциональной зависимости от напряжений полных емкостей первого и второго полевых транзисторов, позволяет задать такие значения этих напряжений U и 0,8 U соответственно, при которых диапазон перестройки частоты генератора увеличивается в 1,5 раза и более.

При подаче управляющего напряжения U отрицательной полярности на затвор в виде барьера Шотки второго полевого транзистора, которое изменяют в пределах от 0 до U o и соответственно при управляющем напряжении отрицательной полярности на первом полевом транзисторе 0,8 U, изменяющимся в пределах от 0 до 0,8 Uo, вольтфарадные характеристики полных емкостей первого и второго полевых транзисторов изменяются от величины вышеназванных управляющих напряжений так, что диапазон перестройки частоты генератора СВЧ увеличивается более чем в 1,5 раза.

Изменение управляющего напряжения U отрицательной полярности более Uo приводит к отсечке тока второго полевого транзистора.

Изменение управляющего напряжения отрицательной полярности на первом полевом транзисторе ограничивается величиной 0,8 Uo , поскольку при меньшем предельном значении не достигается требуемый интервал изменения полной емкости первого полевого транзистора, а при большем предельном значении наступает отсечка тока на нем. Соответственно сопротивления R1 и R 2 пленочных резисторов берут такими, чтобы обеспечить предельное значение управляющего напряжения отрицательной полярности на первом полевом транзисторе, равным 0,8 Uo .

Изобретение поясняется чертежами:

на фиг.1 изображен один из вариантов генератора СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты, где

- активный прибор - полевой транзистор - 1 с

затвором в виде барьера Шотки - 2, с

общим истоком - 3,

стоком - 4,

- колебательная система - 5, представляющая собой

разделительную емкость - 11 и

индуктивность - 12,

- полупроводниковый прибор, управляемый напряжением U -

второй полевой транзистор - 6 с

затвором в виде барьера Шотки - 9, соединенный по схеме с

общим истоком - 3, и

стоком - 10,

- пленочные резисторы - 7, 8 с сопротивлением R1 и R 2 соответственно.

На фиг.2 приведены зависимости частоты генератора f от управляющего напряжения U.

Пример 1.

В качестве примера рассмотрен вариант генератора СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты в монолитном интегральном исполнении.

Генератор СВЧ выполнен на подложке из полупроводникового материала - арсенида галлия толщиной, равной 0,1 мм. На полупроводниковой подложке с помощью операций электронно-лучевой литографии выполняют топологию генератора СВЧ.

При этом затвор в виде барьера Шотки 2 первого полевого транзистора 1 соединен по схеме с общим истоком 3 и с колебательной системой 5 в виде разделительной емкости 11 величиной, равной 20 пФ, которая соединена с индуктивностью 12 величиной, равной 1 нГн. Индуктивность 12 колебательной системы 5 соединена со стоком 10 второго полевого транзистора 6, пленочный резистор 7 с сопротивлением R 1, равным 200 Ом, одним концом соединен с затвором в виде барьера Шотки 2 первого полевого транзистора 1, а другим концом - с общим истоком 3, пленочный резистор 8 с сопротивлением R 2, равным 800 Ом, одним концом соединен с затвором в виде барьера Шотки 2 первого полевого транзистора 1, а другим концом - с затвором в виде барьера Шотки 9 второго полевого транзистора 6.

Примеры 2-3.

Аналогично примеру 1 был выполнен генератор СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты в монолитном интегральном исполнении, но при сопротивлениях пленочных резисторов R1 и R2 , равных 160 Ом и 640 Ом соответственно (пример 1), 240 Ом и 960 Ом соответственно (пример 2).

Устройство работает следующим образом.

На сток 4 первого полевого транзистора 1 с затвором в виде барьера Шотки 2 подают напряжение положительной полярности +6 В. На затвор в виде барьера Шотки 9 второго полевого транзистора 6 подают управляющее напряжение отрицательной полярности U, которое изменяют в пределах от 0 до отрицательного напряжения отсечки, равного - 2,5 В. Сопротивление пленочных резисторов R 1 и R2 для вышеуказанного отрицательного напряжения отсечки равны 200 и 800 Ом соответственно. При этом на затвор в виде барьера Шотки 9 второго полевого транзистора соответственно будет подаваться управляющее напряжение отрицательной полярности, изменяющееся в пределах от 0 до - 2,0 В.

Как видно из фиг.2, частота f генератора СВЧ изменяется от 10 ГГц до 16 ГГц, что иллюстрируют кривые 1, 2, 3 соответственно примерам 1, 2, 3.

Таким образом, предлагаемая конструкция генератора СВЧ по сравнению с прототипом позволит:

- во-первых, значительно расширить диапазон перестройки частоты, более чем в 1,5 раза,

- во-вторых, реализовать возможность выполнения генератора СВЧ как в гибридном, так и монолитном интегральном исполнении, поскольку она содержит два полевых транзистора с затвором в виде барьера Шотки, которые могут быть выполнены в едином технологическом цикле на одной полупроводниковой подложке.

Источник информации

1. Твердотельные устройства СВЧ в технике связи. Л.Г.Гассанов, А.А.Липатов, В.В.Марков. - М.: Радио и связь, 1988 г.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Генератор СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты, содержащий активный прибор - полевой транзистор с затвором в виде барьера Шотки, выполненный из полупроводникового материала группы АIIIBV и соединенный по схеме с общим истоком, сток которого служит выходом и на который подают напряжение положительной полярности, колебательную систему и полупроводниковый прибор, управляемый напряжением, при этом один конец колебательной системы соединен с затвором в виде барьера Шотки полевого транзистора, а другой - с полупроводниковым прибором, управляемым напряжением, отличающийся тем, что в него дополнительно введены два пленочных резистора с сопротивлением R1 и R2 соответственно, а в качестве полупроводникового прибора, управляемого напряжением, используют второй полевой транзистор с затвором в виде барьера Шотки, выполненный также из полупроводникового материала группы AIIIBV и соединенный также по схеме с общим истоком, а другой конец колебательной системы соединен со стоком второго полевого транзистора, одни концы обоих пленочных резисторов соединены с затвором первого полевого транзистора, а другие концы этих пленочных резисторов соединены с общим истоком и с затвором в виде барьера Шотки второго полевого транзистора соответственно, при этом на затвор в виде барьера Шотки второго полевого транзистора подают управляющее напряжение отрицательной полярности, изменяющееся в пределах от 0 до Uo, где Uo - отрицательное напряжение отсечки второго полевого транзистора.

2. Генератор СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты по п.1, отличающийся тем, что колебательная система представляет собой разделительную емкость и индуктивность.

3. Генератор СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты по п.1, отличающийся тем, что генератор выполнен в гибридном интегральном исполнении.

4. Генератор СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты по п.1, отличающийся тем, что генератор выполнен в монолитном интегральном исполнении.

www.freepatent.ru

Генератор свч

Изобретение относится к электротехнике, к электронной технике к генераторам СВЧ на транзисторе. Технический результат состоит в расширении диапазона перестройки частоты при одновременном увеличении выходной мощности СВЧ, и соответственно увеличение коэффициента полезного действия. Генератор СВЧ содержит активный и управляющие частотой и мощностью элементы, выполненные каждый на полевом транзисторе с барьером Шотки по схеме с общим истоком. Один конец колебательной системы соединен с затвором полевого транзистора с барьером Шотки активного элемента, а другой - со стоком полевого транзистора с барьером Шотки, управляющего частотой элемента. Активный элемент подключен к соответствующим источникам посредством фильтров питания. При этом упомянутое выполнено в виде интегральной схемы на одной из сторон изолирующей подложки, а на другой ее стороне выполнена металлическая пленка толщиной 5-10 мкм, в которой выполнена продольная осесимметричная щель, коротко замкнутая на одном конце. Проводник колебательной системы, соединенный с затвором полевого транзистора с барьером Шотки активного элемента, расположен перпендикулярно продольной осесимметричной щели. Исток и сток полевого транзистора с барьером Шотки, управляющего мощностью элемента, соединены с металлической пленкой посредством сквозных металлизированных отверстий в изолирующей подложке по обеим сторонам продольной осесимметричной щели на расстоянии каждый, равном четверти длины волны, как от коротко замкнутого конца продольной осесимметричной щели, так и от упомянутого проводника колебательной системы. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к электронной технике, а именно к генераторам СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты.

В системах связи и радиолокационных станциях широко применяются генераторы СВЧ, в которых частота управляется напряжением.

В ряде случаев требуется оптимизация как диапазона перестройки частоты, так и величины выходной мощности СВЧ.

Известна конструкция генератора СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты, содержащая полевой транзистор с барьером Шотки, выполненный из полупроводникового материала - арсенида галлия, соединенные с ним колебательную систему и полупроводниковый прибор, управляемый напряжением, при этом полевой транзистор с барьером Шотки соединен по схеме с общим истоком, один конец колебательной системы соединен с затвором полевого транзистора с барьером Шотки, а другой - с полупроводниковым прибором, управляемым напряжением, в качестве которого служит варакторный диод [1].

Использование варакторного диода в качестве полупроводникового прибора, управляемого напряжением, основано на зависимости емкости варакторного диода от приложенного к нему напряжения.

Использование в конструкции генератора СВЧ полевого транзистора с барьером Шотки из арсенида галлия обеспечивает достаточно высокий верхний предел диапазона перестройки частоты генератора СВЧ.

Однако данному генератору СВЧ присущи:

- сложность в достижении более широкого диапазона перестройки частоты генератора СВЧ от управляющего напряжения, что обусловлено варакторным диодом, имеющим неуправляемую вольтфарадную характеристику;

- невозможность создания монолитной конструкции, поскольку полевой транзистор с барьером Шотки и варакторный диод выполняют раздельно, в силу их физического, конструктивного и технологического различия.

Известен генератор СВЧ так же на транзисторе с электрической перестройкой частоты, в котором и активный и управляющий частотой элементы выполнены на полевом транзисторе с барьером Шотки, соединенные по схеме с общим истоком, активный элемент подключен к соответствующим источникам посредством фильтров питания - прототип [2].

Генератор содержит колебательную систему, один конец которой соединен с затвором полевого транзистора с барьером Шотки активного элемента, а другой - со стоком полевого транзистора с барьером Шотки, управляющего частотой элемента, на который подают постоянное напряжение положительной полярности, а на его затвор подают управляющее напряжение и постоянное напряжение отрицательной полярности величиной, равной (0,6-0,8)Uотс, где Uотс - напряжение отсечки полевого транзистора с барьером Шотки, управляющего частотой элемента.

Таким образом, емкость полевого транзистора с барьером Шотки, управляющего частотой элемента, зависит от двух напряжений - на стоке - постоянного напряжения положительной полярности и затворе - сумме постоянного напряжения отрицательной полярности и управляющего напряжения, в отличие от варакторного диода, емкость которого, как было сказано выше, зависит только от одного управляющего напряжения.

Наличие более сложной, чем у варакторного диода, функциональной зависимости емкости полевого транзистора с барьером Шотки, управляющего частотой элемента от напряжений, позволяет определить оптимальное сочетание этих напряжений, при которых обеспечивается более широкий диапазон перестройки частоты генератора СВЧ от управляющего напряжения.

Однако дальнейшему расширению диапазона перестройки частоты генератора, препятствует то обстоятельство, что с его увеличением снижается выходная мощность СВЧ, что особенно наблюдается и имеет место на границах этого диапазона перестройки частоты.

В свою очередь снижение выходной мощности СВЧ приводит к пропорциональному уменьшению коэффициента полезного действия генератора СВЧ.

Техническим результатом предложенного изобретения является расширение диапазона перестройки частоты при одновременном увеличении выходной мощности СВЧ и соответственно увеличение коэффициента полезного действия.

Указанный технический результат достигается предложенным генератором СВЧ, содержащим активный и управляющий частотой элементы, которые выполнены каждый на полевом транзисторе с барьером Шотки по схеме с общим истоком, колебательную систему, один конец которой соединен с затвором полевого транзистора с барьером Шотки активного элемента, а другой - со стоком полевого транзистора с барьером Шотки, управляющего частотой элемента, активный элемент подключен к соответствующим источникам посредством фильтров питания, при этом упомянутые элементы и их соединения выполнены в виде интегральной схемы на изолирующей подложке, в который дополнительно введен управляющий мощностью элемент, выполненный также на полевом транзисторе с барьером Шотки и в составе упомянутой интегральной схемы, интегральная схема выполнена на одной из сторон изолирующей подложки, а на другой ее стороне выполнена металлическая пленка толщиной, равной 5-10 мкм, в которой выполнена продольная осесимметричная щель, коротко замкнутая на одном конце, проводник колебательной системы, соединенный с затвором полевого транзистора с барьером Шотки активного элемента, расположен перпендикулярно продольной осесимметричной щели, исток и сток полевого транзистора с барьером Шотки, управляющего мощностью элемента, соединены с металлической пленкой посредством сквозных металлизированных отверстий, выполненных в изолирующей подложке по обе стороны продольной осесимметричной щели, на расстоянии каждый, равном четверти длины волны, как от коротко замкнутого конца продольной осесимметричной щели, так и от упомянутого проводника колебательной системы, а на затвор полевого транзистора с барьером Шотки, управляющего мощностью элемента, подают управляющее напряжение.

Генератор СВЧ может быть выполнен как в гибридном, так и в монолитном интегральном исполнении.

Генератор СВЧ может быть размещен как в корпусе, так и в волноводе.

Раскрытие сущности предложенного изобретения.

Введение в генератор СВЧ управляющего мощностью элемента в виде полевого транзистора с барьером Шотки в совокупности с наличием в конструкции продольной осесимметричной щели, коротко замкнутой на одном конце, и в совокупности с предложенным соединением как активного элемента, так и управляющего мощностью элемента, и в совокупности с другими признаками предложенной формулы изобретения позволяет осуществлять согласование выходного сигнала генератора СВЧ с нагрузкой с малым коэффициентом отражения, и тем самым осуществлять более эффективный отбор мощности и, следовательно, повысить выходную мощность СВЧ и соответственно коэффициент полезного действия.

Продольная осесимметричная щель в генераторе СВЧ, коротко замкнутая на одном конце и предложенное ее соединение с управляющим мощностью элементом посредством сквозных металлизированных отверстий, выполненных в изолирующей подложке по обе стороны продольной осесимметричной щели, на расстоянии каждый, равном четверти длины волны, как от коротко замкнутого конца продольной осесимметричной щели, так и от упомянутого проводника колебательной системы, выполняет, по меньшей мере, две функции:

во-первых, обеспечивает возможность включения в генератор СВЧ, управляющего мощностью элемента, и позволяет варьировать выходную мощность СВЧ в широких пределах и тем самым осуществлять оптимальный выбор как диапазона перестройки частоты, так и величины выходной мощности СВЧ.

При подаче на затвор полевого транзистора с барьером Шотки управляющего мощностью элемента, управляющего напряжения Up, равного нулю упомянутый транзистор открывается, через него течет ток, что эквивалентно короткому замыканию продольной осесимметричной щели на расстоянии, равном четверти длины волны от проводника колебательной системы.

При подаче на затвор полевого транзистора с барьером Шотки, управляющего мощностью элемента, управляющего напряжения Up, равного напряжению отсечки Uотс, упомянутый транзистор закрывается, ток через него не течет, что эквивалентно короткому замыканию продольной осесимметричной щели на расстоянии, равном половине длины волны от проводника колебательной системы.

Таким образом, изменяя управляющее напряжение Up от нуля до напряжения отсечки Uотс, короткое замыкание продольной осесимметричной щели перемещают в пределах от четверти до половины длины волны, что позволяет определить оптимальное значение управляющего напряжения Up, при котором достигается согласование выходного сигнала генератора СВЧ с нагрузкой с малым коэффициентом отражения;

Во-вторых, служит для вывода энергии СВЧ-колебаний.

Выполнение металлической пленки на другой стороне изолирующей подложки как указано в формуле изобретения необходимо для реализации продольной осесимметричной щели.

Толщина металлической пленки ограничена с одной стороны, менее 5 мкм, необходимостью сохранения ее целостности, а с другой, более 10 мкм, нецелесообразностью с точки зрения экономии металла, например золота, который как известно благодаря, высокой электро- и теплопроводности, так и адгезионной прочности, и не высокой химической активности широко используется в качестве металла пленки.

Выполнение управляющего по мощности элемента, как активного и управляющего по частоте элементов в виде полевых транзисторов с барьером Шотки, обеспечивает возможность выполнения их в монолитном интегральном исполнении.

Таким образом, предложенный генератор СВЧ обеспечит:

во-первых, возможность осуществления одновременно с электрической перестройкой частоты и электрическую перестройку мощности;

во-вторых, и самое главное позволит оптимизировать как диапазон перестройки частоты, так и величину выходной мощности СВЧ, при этом расширить диапазон перестройки частоты при одновременном увеличении выходной мощности СВЧ.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 дан общий вид предложенного генератора СВЧ, где

- активный элемент в виде полевого транзистора с барьером Шотки - 1,

- управляющий частотой элемент в виде полевого транзистора с барьером Шотки - 2,

- колебательная система - 3,

- фильтры питания - 4,

- интегральная схема - 5,

- изолирующая подложка - 6,

- управляющий мощностью элемент в виде полевого транзистора с барьером Шотки - 7,

- металлическая пленка - 8,

- продольная осесимметричная щель - 9,

- проводник колебательной системы - 10,

- сквозные металлизированные отверстия - 11.

На фиг.2 дана эквивалентная схема генератора СВЧ.

На фиг.3 приведены зависимости частоты f и выходной мощности Р генератора СВЧ от управляющего напряжения Uf при оптимальном управляющем напряжении Up, равном -1,2 В.

Пример 1.

Рассмотрен вариант генератора СВЧ в монолитном интегральном исполнении.

Изолирующая подложка в виде кристалла арсенида галлия выполнена толщиной, равной 100 мкм.

Полевые транзисторы с барьером Шотки активного и управляющих частотой и мощностью элементов выполнены одинаковыми, при этом длина и ширина затвора равна 0,3 мкм и 300 мкм соответственно.

Колебательная система 3 в данном случае представляет собой отрезок тонкого проводника с заданным значением индуктивности, плоскопараллельного конденсатора с заданным значением емкости и проводника колебательной системы 10.

На одной из сторон изолирующей подложки 6, как сказано выше в виде кристалла арсенида галлия выполнена топология монолитной интегральной схемы 5, содержащая активный элемент 1, управляющие элементы соответственно частотой 2 и мощностью 7, колебательную систему 3 с проводником колебательной системы 10, фильтры питания 4 с использованием традиционных методов тонкопленочной технологии.

При этом проводник колебательной системы 10, соединенный с затвором полевого транзистора с барьером Шотки активного элемента 1, расположен перпендикулярно продольной осесимметричной щели 9.

На другой стороне изолирующей подложки 6 выполнена металлическая пленка 8 толщиной, равной 7 мкм вакуумным напылением золота, в которой выполнена продольная осесимметричная щель 9 шириной, равной 50 мкм, коротко замкнутая на одном конце, а другой ее конец служит выводом энергии СВЧ-колебаний.

В изолирующей подложке 6 по обе стороны продольной осесимметричной щели 9 выполнены сквозные металлизированные золотом отверстия 11, на расстоянии каждый, равном четверти длины волны, как от коротко замкнутого конца продольной осесимметричной щели 9, так и от упомянутого проводника колебательной системы 10, например, для частоты 33 ГГц, равном 1 мм.

Пример 2-3.

Аналогично примеру 1 выполнены генераторы СВЧ, но при значениях толщины металлической пленки 5 и 10 мкм соответственно.

На изготовленных образцах генератора СВЧ были сняты зависимости частоты f и выходной мощности Р генератора СВЧ от управляющего напряжения Uf, что отражено на фиг.3.

Работа устройства.

Рассмотрим вариант работы предложенного генератора СВЧ с центральной частотой рабочего диапазона, равной, например, 33 ГГц.

На сток полевого транзистора с барьером Шотки активного элемента 1, соединенного по схеме с общим истоком подают напряжение Uc, равное 5 В.

На его затвор подают напряжение U3, равное - 1 В.

Изменяя управляющее напряжение Uf на затворе полевого транзистора с барьером Шотки, управляющего частотой элемента от 0 до напряжения отсечки Uотс, получают частоту f колебаний, равную 33 ГГц 6, выходную мощность Р, равную 50 мВт.

Далее изменяя управляющее напряжение Up на затворе полевого транзистора с барьером Шотки, управляющего мощностью элемента, получают выходную мощность Р, равную 70 мВт, при этом частота f колебаний изменилась и стала равной 26 ГГц.

Изменяя управляющее напряжение Uf на затворе полевого транзистора с барьером Шотки, управляющего частотой элемента от 0 до напряжения отсечки Uотс, получают изменение частоты f колебаний в рабочем диапазоне частот от 26 ГГц до 40 ГГц и изменение выходной мощности Р от 60 мВт до 70 мВт.

Как указано выше, все это отражено на фиг.3.

Таким образом, предложенный генератор СВЧ по сравнению с прототипом позволит:

- расширить диапазон перестройки частоты примерно на двадцать процентов;

- при одновременном увеличении выходной мощности СВЧ, и соответственно коэффициента полезного действия примерно в два раза.

Кроме того, конструкция предложенного генератора СВЧ обеспечивает:

- его выполнение как в гибридном, так и в монолитном интегральном исполнении;

- а его использование как в корпусе, так и в волноводе.

Источники информации

1. Гассанов Л.Г., Липатов А.А., Марков В.В. «Твердотельные устройства СВЧ в технике связи». - М.: Радио и связь, 1988 г., с.193.

2. Патент РФ №2277293, МПК Н03В 7/14, приоритет 05.10.2004 - прототип.

1. Генератор СВЧ, содержащий активный и управляющий частотой элементы, которые выполнены каждый на полевом транзисторе с барьером Шотки по схеме с общим истоком, колебательную систему, один конец которой соединен с затвором полевого транзистора с барьером Шотки активного элемента, а другой - со стоком полевого транзистора с барьером Шотки, управляющего частотой элемента, активный элемент подключен к соответствующим источникам посредством фильтров питания, при этом упомянутые элементы и их соединения выполнены в виде интегральной схемы на изолирующей подложке, отличающийся тем, что в генератор дополнительно введен управляющий мощностью элемент, выполненный также на полевом транзисторе с барьером Шотки и в составе упомянутой интегральной схемы, интегральная схема выполнена на одной из сторон изолирующей подложки, а на другой ее стороне выполнена металлическая пленка толщиной, равной 5-10 мкм, в которой выполнена продольная осесимметричная щель, коротко замкнутая на одном конце, проводник колебательной системы, соединенный с затвором полевого транзистора с барьером Шотки активного элемента, расположен перпендикулярно продольной осесимметричной щели, исток и сток полевого транзистора с барьером Шотки, управляющего мощностью элемента, соединены с металлической пленкой посредством сквозных металлизированных отверстий, выполненных в изолирующей подложке по обе стороны продольной осесимметричной щели, на расстоянии каждый, равном четверти длины волны, как от коротко замкнутого конца продольной осесимметричной щели, так и от упомянутого проводника колебательной системы, а на затвор полевого транзистора с барьером Шотки, управляющего мощностью элемента, подают управляющее напряжение.

2. Генератор СВЧ по п.1, отличающийся тем, что генератор СВЧ может быть выполнен как в гибридном, так и в монолитном интегральном исполнении.

3. Генератор СВЧ по п.1, отличающийся тем, что генератор СВЧ может быть размещен как в корпусе, так и в волноводе.

www.findpatent.ru

генератор свч на транзисторе - патент РФ 2353048

Изобретение относится к электронной технике, а именно к генераторам на полупроводниковых приборах СВЧ со стабилизацией частоты. Сущность изобретения: генератор СВЧ выполнен на полевом транзисторе с затвором в виде барьера Шотки и диэлектрическом резонаторе с и/или электрической перестройкой частоты посредством второго полевого транзистора с затвором в виде барьера Шотки, управляемого напряжением. Генератор СВЧ выполнен в виде монолитной интегральной схемы на лицевой поверхности кристалла полупроводникового материала, при этом кристалл полупроводникового материала с монолитной интегральной схемой расположен обратной стороной на торцевой поверхности диэлектрического резонатора. Техническим результатом изобретения является расширение диапазона перестройки частоты, повышение выходной мощности СВЧ, снижение массогабаритных характеристик. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Рисунки к патенту РФ 2353048

Изобретение относится к электронной технике, а именно к генераторам на полупроводниковых приборах СВЧ со стабилизацией частоты.

Совершенствование методов стабилизации частоты является одной из актуальных задач при разработке генераторов и других радиоэлектронных устройств и систем на полупроводниковых приборах СВЧ различного назначения.

Нежелательные изменения частоты генераторов СВЧ, определяющие нестабильность частоты, условно можно разделить на два вида - медленные и быстрые. Медленные изменения частоты возникают в результате изменения внешних условий - температуры, влажности, непостоянства напряжения источников питания, режима генератора СВЧ, внешней нагрузки и т.п. Быстрые изменения частоты вызваны, в основном, флюктуациями тока и напряжения в полупроводниковых приборах СВЧ.

Известные методы повышения стабилизации частоты указанных выше генераторов СВЧ основаны на использовании:

- высокодобротных резонаторов, в том числе диэлектрических резонаторов,

- материалов и элементов для компенсации температурного ухода частоты,

- схем стабилизации питающих напряжений,

- автоматической подстройки частоты (АПЧ).

Автоматическая подстройка частоты заключается в сравнении частоты или фазы колебаний генератора с частотой или фазой опорного генератора. Отклонение частот преобразуется в частотном или фазовом дискриминаторе в напряжение ошибки, которое, воздействуя на орган управления частотой, приближает ее к частоте эталона. Система АПЧ поддерживает частоту стабилизируемого генератора с высокой точностью.

Диэлектрические резонаторы нашли широкое применение в генераторах на полупроводниковых приборах СВЧ, поскольку наряду с малыми массогабаритными характеристиками и простотой конструкции они обладают более высокой добротностью по сравнению с другими типами резонаторов, что позволяет существенно повысить стабильность частоты генераторов СВЧ, снизить уровень амплитудных, фазовых и частотных шумов.

Известен генератор СВЧ на полевом транзисторе с затвором в виде барьера Шотки (ПТШ), в котором для стабилизации частоты используется диэлектрический резонатор (ДР) [1]. Перестройка частоты генератора СВЧ осуществляется с помощью варакторного диода, включенного в частотно-задающую цепь генератора.

Достижение заданного диапазона перестройки частоты генератора СВЧ обеспечивает расположение варакторного диода относительно диэлектрического резонатора.

Диэлектрический резонатор и полевой транзистор связаны электромагнитной связью, посредством металлических проводников, расположенных между ними. Исток и затвор в виде барьера Шотки полевого транзистора каждый соответственно соединены с металлическими проводникам, а сток служит выходом генератора.

При этом все элементы выполнены в виде гибридно-интегральной схемы и расположены на поверхности диэлектрической подложки.

Недостатком данной конструкции является:

- узкий диапазон перестройки частоты вследствие малой величины перекрытия емкости варакторного диода и в силу того, что варакторный диод и диэлектрический резонатор разнесены,

- невысокая выходная мощность СВЧ из-за слабой связи между диэлектрическим резонатором и полевым транзистором,

- большие массогабаритные характеристики.

Известен аналогичный генератор СВЧ, выполненный также на полевом транзисторе с затвором в виде барьера Шотки и диэлектрическом резонаторе с перестройкой частоты варакторным диодом [1], в котором с целью усиления электромагнитной связи между диэлектрическим резонатором и варакторным диодом варакторный диод снабжен металлическим проводником и расположен на одной из торцевых поверхностей диэлектрического резонатора.

Это позволило по сравнению с аналогом отчасти как расширить диапазон перестройки частоты, так и снизить массогабаритные характеристики.

Следует отметить, что и аналог, и прототип не позволяют получать необходимо высокий уровень выходной мощности СВЧ.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение диапазона перестройки частоты, повышение выходной мощности СВЧ, снижение массогабаритных характеристик.

Указанный технический результат достигается предложенным генератором СВЧ, который выполнен на полевом транзисторе с затвором в виде барьера Шотки и диэлектрическом резонаторе с и/или электрической перестройкой частоты посредством полупроводникового прибора, управляемого напряжением, расположенного в зазоре металлического кольца и соединенного с ним, последние расположены осесимметрично на одной из торцевых поверхностей диэлектрического резонатора, при этом диэлектрический резонатор и полевой транзистор связаны электромагнитной связью посредством расположенных между ними металлических проводников, сток и затвор в виде барьера Шотки полевого транзистора каждый соответственно соединены с упомянутыми металлическими проводниками и контактными площадками, его сток служит выходом генератора, при этом полевой транзистор, металлические проводники и контактные площадки расположены на лицевой поверхности подложки.

В котором в качестве полупроводникового прибора управляемого напряжением используют второй полевой транзистор с затвором в виде барьера Шотки, подложка выполнена в виде кристалла полупроводникового материала, первый полевой транзистор, второй полевой транзистор, расположенный в зазоре металлического кольца, металлические проводники и контактные площадки выполнены в виде монолитной интегральной схемы на лицевой поверхности кристалла полупроводникового материала, при этом металлические проводники выполнены в виде полуколец с зазорами между ними, в одном из которых расположен первый полевой транзистор, а в другом второй полевой транзистор, металлическое кольцо расположено внутри полуколец металлических проводников, отношение их диаметров вдоль средней линии равно двум, а их ширина равна толщине кристалла полупроводникового материала, а отношение диаметра диэлектрического резонатора к диаметру вдоль средней линии металлического кольца равно трем, при этом исток и сток второго полевого транзистора соединены с металлическим кольцом в зазоре, а на его затвор в виде барьера Шотки подается управляемое напряжение, кристалл полупроводникового материала с монолитной интегральной схемой расположен обратной стороной на упомянутой торцевой поверхности диэлектрического резонатора.

Монолитная интегральная схема выполнена на кристалле из полупроводникового материала групп АIIIBV либо АIVВIV .

На сток и затвор в виде барьера Шотки первого полевого транзистора с барьером Шотки подаются отрицательные напряжения.

Исток первого полевого транзистора заземлен.

Предложенная совокупность выполнения конструктивных признаков генератора СВЧ, а именно:

а) на диэлектрическом резонаторе, который является одним из самых высокодобротных миниатюрных резонаторов,

б) на полевых транзисторах, как в качестве активного, так и управляемого, что сделало возможным использовать при создании генератора технологию монолитных интегральных схем,

в) их взаимное расположение обеспечат:

во-первых, расширение диапазона перестройки частоты,

во-вторых, повышение выходной мощности СВЧ,

в-третьих, снижение массогабаритных характеристик.

Выполнение подложки в виде кристалла указанных полупроводниковых материалов и, прежде всего, арсенида галлия, которые обладают более высокой, в 3-6 раз, подвижностью электронов, чем другие полупроводниковые материалы, обуславливает увеличение быстродействия полевых транзисторов, выполненных на этих материалах, и, следовательно, обеспечивает более широкий диапазон перестройки частоты и в более высокой области СВЧ.

Использование первого полевого транзистора с затвором в виде барьера Шотки в инверсном режиме работы, то есть когда на сток и затвор подаются отрицательные напряжения, позволит дополнительно увеличить выходную мощность СВЧ.

Указанное отношение диаметров вдоль средней линии полуколец металлических проводников и металлического кольца, равное двум, а их ширина, равная толщине кристалла полупроводникового материала, а отношение диаметра диэлектрического резонатора к диаметру вдоль средней линии металлического кольца, равное трем, обеспечивают, с одной стороны, оптимальную электромагнитную связь диэлектрического резонатора с металлическими проводниками, а с другой стороны, сводит к минимуму электромагнитную связь между металлическими проводниками и металлическим кольцом и тем самым обеспечивает независимость перестройки частоты и выходной мощности генератора и, следовательно, обеспечивает расширение диапазона перестройки частоты и повышение выходной мощности.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен общий вид предлагаемого генератора СВЧ, где

- первый полевой транзистор с затвором в виде барьера Шотки (активный ПТШ) - 1 с

- затвором в виде барьера Шотки - 2,

- истоком - 3,

- стоком - 4,

- диэлектрический резонатор - 5,

- второй полевой транзистор с затвором в виде барьера Шотки (управляемый напряжением ПТШ) - 6 с

- затвором в виде барьера Шотки - 7,

- истоком - 8,

- стоком - 9,

- металлическое кольцо - 10,

- металлические проводники -11, выполненные в виде полуколец,

- контактные площадки - 12,

- кристалл полупроводникового материала - 13,

- монолитная интегральная схема - 14, выполненная на его лицевой поверхности.

На фиг.2 дана его эквивалентная схема, где Ср, Rp, Lp -эквивалентные параметры диэлектрического резонатора: емкость, сопротивление и индуктивность соответственно; L1 - эквивалентная индуктивность металлического кольца; L2 - эквивалентная индуктивность каждого металлического полукольца, M1 - коэффициент взаимоиндукции между металлическим кольцом и диэлектрическим резонатором, М2 - коэффициент взаимоиндукции между металлическим полукольцом и диэлектрическим резонатором, T1 - первый полевой транзистор с затвором в виде барьера Шотки (активный ПТШ), Т2 - второй полевой транзистор с затвором в виде барьера Шотки (управляемый напряжением ПТШ), К - контактные площадки.

На фиг.3 дана зависимость частоты генератора СВЧ от управляющего напряжения.

На фиг.4 дана зависимость выходной мощности генератора СВЧ от управляющего напряжения.

Пример.

Расссмотрен генератор СВЧ, выполненный на полевом транзисторе с затвором в виде барьера Шотки (активный ПТШ) на арсениде галлия со стабилизацией частоты диэлектрическим резонатором и перестройкой частоты вторым полевым транзистором с затвором в виде барьера Шотки (управляемый напряжением ПТШ), включенным в частотозадающую цепь генератора СВЧ.

Генератор СВЧ выполнен в виде монолитной интегральной схемы 14 на лицевой поверхности кристалла полупроводникового материала - арсенида галлия 13.

Все элементы монолитной интегральной схемы 14, а именно первый полевой транзистор с затвором в виде барьера Шотки (активный ПТШ) 1, второй полевой транзистор с затвором в виде барьера Шотки (управляемый напряжением ПТШ) 6, металлическое кольцо 10, металлические проводники 11, выполненные в виде симметричных полуколец, и контактные площадки 12 выполнены посредством монолитной интегральной технологии, предусматривающей использование электронно-лучевой литографии и тонкопленочной технологии, с соблюдением в топологии как указанных в формуле изобретения форм указанных выше элементов, так их взаимного расположения и соединения.

Высокодобротный диэлектрический резонатор 5 выполнен, например, из керамики ЦТО диаметром 3 мм и высотой 2,5 мм.

Диаметр кристалла полупроводникового материала, равный диаметру диэлектрического резонатора, задается требуемыми параметрами генератора СВЧ, а его толщина равна 100 мкм.

Диаметры металлических проводников и металлического кольца выполнены равными 2 мм и 1 мм соответственно, а их ширины равны 100 мкм.

Электроды и первого и второго полевых транзисторов выполнены с одинаковыми размерами, с длиной и шириной затвора, равными 0,3 мкм и 450 мкм соответственно, шириной стока и истока каждый, равной 20 мкм.

Контактные площадки выполнены в форме квадрата, стороной, равной 100 мкм.

Все проводники выполнены из золота толщиной 5 мкм.

Кристалл полупроводникового материала - арсенида галлия 13 с выполненной на его лицевой поверхности монолитной интегральной схемой 14 располагают обратной стороной на одной из торцевых поверхностей диэлектрического резонатора 5 и соединяют клеем ВК-9.

Устройство работает следующим образом.

Исток 3 первого полевого транзистора (активный ПТШ) 1 заземляют.

На контактную площадку, соединенную с затвором 7 второго полевого транзистора (управляемый напряжением ПТШ) 6, подают напряжение U, равное напряжению отсечки U отс, равное - 3 В. При этом ток в металлическом кольце отсутствует и отсутствует магнитная связь его с диэлектрическим резонатором.

Для обеспечения максимальной выходной мощности предложенного генератора СВЧ на контактные площадки, соединенные с затвором 2 и стоком 4 первого полевого транзистора 1, от источников напряжения подают напряжения, равные -1,2 В и 5 В соответственно. При этом в металлических проводниках 11 возникают электромагнитные колебания с чистотой, близкой к собственной частоте ДР, равной 10 ГГц. Со стока первого полевого транзистора снимают выходную мощность, равную 100 мВт.

На контактную площадку, соединенную с затвором 7 второго полевого транзистора 6, подают напряжение U, большее, чем напряжение отсечки Uотс, например, равное -2 В. При этом в металлическом кольце возникнет ток.

За счет магнитных составляющих поля основного типа колебаний, возбуждаемых в диэлектрическом резонаторе, происходит связь диэлектрического резонатора с металлическим кольцом и включенным управляемым напряжением полевым транзистором. При этом в эквивалентное сопротивление диэлектрического резонатора вносится сопротивление Z металлического кольца с управляемым напряжением полевым транзистором, которое рассчитывают по формуле:

Z=22М12/{RT2(U)+j L1-j/[ CT2(U)]}, где

2 - квадрат круговой частоты генератора,

М12 - квадрат коэффициента взаимоиндукции между металлическим кольцом и диэлектрическим резонатором,

CT2(U) и RT2(U) - соответственно емкость и сопротивление управляемого напряжением полевого транзистора, зависящие от управляющего напряжения U,

L1 - эквивалентная индуктивность металлического кольца.

Из этой формулы следует, что диапазон перестройки прямо пропорционален коэффициенту взаимоиндукции между металлическим кольцом и диэлектрическим резонатором и зависит от сопротивления и емкости управляемого напряжением полевого транзистора. В свою очередь, этот коэффициент зависит от диэлектрической проницаемости и размеров диэлектрического резонатора, параметров кристалла полупроводникового материала, на котором располагается монолитная интегральная схема, а также диаметра металлического кольца.

Как видно из фиг.3, при изменении управляющего напряжения U от нуля до напряжения Uотс частота генератора СВЧ изменяется от 10,5 ГГц до 10 ГГц. Из чего следует, что диапазон перестройки частоты составляет пять процентов, что примерно на 20 процентов больше, чем у прототипа.

Как видно из фиг.4, при изменении управляющего напряжения U от нуля до напряжения Uотс выходная мощность генератора СВЧ изменяется от 100 мВт до 110 мВт. Из чего следует, что выходная мощность генератора примерно на 30 процентов больше, чем у прототипа.

Таким образом, предложенный генератор СВЧ по сравнению с прототипом обеспечит:

- расширение диапазона перестройки частоты,

- повышение выходной мощности СВЧ и

- снижение массогабаритных характеристик.

Что позволит широко и эффективно использовать предложенный генератор СВЧ в сверхминиатюрных системах АПЧ.

Источник информации

1. Ю.М.Безбородов, Н.И.Лелюх, Б.Н.Севергин. Многофункциональные генераторные СВЧ-устройства с использованием диэлектрических резонаторов. Обзоры по электронной технике, серия 1, Электроника СВЧ, выпуск 21 (91505), с.7.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Генератор СВЧ, выполненный на полевом транзисторе с затвором в виде барьера Шотки и диэлектрическом резонаторе с и/или электрической перестройкой частоты посредством полупроводникового прибора, управляемого напряжением, расположенного в зазоре металлического кольца и соединенного с ним, последние расположены осесимметрично на одной из торцевых поверхностей диэлектрического резонатора, при этом диэлектрический резонатор и полевой транзистор связаны электромагнитной связью посредством расположенных между ними металлических проводников, сток и затвор в виде барьера Шотки полевого транзистора каждый соответственно соединены с упомянутыми металлическими проводниками и контактными площадками, его сток служит выходом генератора, при этом полевой транзистор, металлические проводники и контактные площадки расположены на лицевой поверхности подложки, отличающийся тем, что в качестве полупроводникового прибора, управляемого напряжением, используют второй полевой транзистор с затвором в виде барьера Шотки, подложка выполнена в виде кристалла полупроводникового материала, первый полевой транзистор, второй полевой транзистор, расположенный в зазоре металлического кольца, металлические проводники и контактные площадки выполнены в виде монолитной интегральной схемы на лицевой поверхности кристалла полупроводникового материала, при этом металлические проводники выполнены в виде полуколец с зазорами между ними, в одном из которых расположен первый полевой транзистор, а в другом второй полевой транзистор, металлическое кольцо расположено внутри полуколец металлических проводников, отношение их диаметров вдоль средней линии равно двум, а их ширина равна толщине кристалла полупроводникового материала, а отношение диаметра диэлектрического резонатора к диаметру вдоль средней линии металлического кольца равно трем, при этом исток и сток второго полевого транзистора соединены с металлическим кольцом в зазоре, а на его затвор в виде барьера Шотки подается управляемое напряжение, при этом кристалл полупроводникового материала с монолитной интегральной схемой расположен обратной стороной на упомянутой торцевой поверхности диэлектрического резонатора.

2. Генератор СВЧ по п.1, отличающийся тем, что монолитная интегральная схема выполнена на полупроводниковом материале групп AIIIBV либо AIV BIV.

3. Генератор СВЧ по п.1, отличающийся тем, что на сток и затвор в виде барьера Шотки первого полевого транзистора с барьером Шотки подаются отрицательные напряжения.

4. Генератор СВЧ по п.1, отличающийся тем, что исток первого полевого транзистора заземлен.

www.freepatent.ru

Генератор СВЧ

Подробности Категория: Передатчики Опубликовано 13.04.2015 15:44 Автор: Admin Просмотров: 5085

Создание генератора диапазона СВЧ для измерения возможно действенно упростить при использовании синтезатора частоты совместно с микросборкой автогенераторов. Модификация генератора с ФАПЧ для диапазонов от 0,66 до 1,53 и от 1,71 до 2,75 ГГц, где образцовым служит внешний высокостабильный генератор сигналов, частота которых не превышает нескольких МГц.

Отсутствие измерительного генератора создает проблемы при плановом обслуживании, настройке, ремонте антенн и другой аппаратуры диапазоном действия от 300Мгц и выше. Генератор СВЧ можно изготовить самостоятельно, что служит решением данной проблемы.

Схема генератора СВЧ

Печатная плата генератора

Общий принцип действия такого генератора базируется на применении системы ФАПЧ (фазовой автоматической подстройке частоты). Существенным ее недостатком является невозможность плавной перестройке по частоте. Использование генератора СВЧ значимо расширится, если он будет сконструирован как приставка к генератору ВЧ, который будет выступать генератором образцовой частоты. Изменение частоты генератора ВЧ дает возможность регулировки генератора СВЧ. Такой генератор может работать в диапазоне частот мобильной (сотовой) связи и устройств радиолюбителей.

В основе действия приставки заложен принцип управления режимом функционирования микросхемы синтезатора частоты DA4 микроконтроллером DD1. Специализированная микросборка автоматических генераторов с электронной подстройкой частоты DA5 и DA6 используется как генератор СВЧ диапазона. Интегральные стабилизаторы напряжения DA2 (12 В) и DA3 (5 В) делают постоянным напряжение узлов питания. Внешний генератор ВЧ используется как источник сигнала образцовой частоты. Дополнительный каскад увеличивает управляющее напряжение о максимального значения в 12 В.

Генератор СВЧ имеет основной и дополнительный выход. Уровень сигнала основного соответствует 0 дБ мВт, дополнительного - 60 дБ мВт. Внешний ступенчатый аттенюатор должен обладать уровнем сигнала от 0 до 70 дБ, при шаге Дб, он плавно регулирует выходной сигнал.

Данная конструкция подстраивает частоту генератора СВЧ под кратную внешнего генератора. Режим работы микросхемы соответствует коэффициенту деления ДПД для сигнала генератора равному 1000, в то время как сигнал внешнего генератора соответствует 1. Т.е. на каждый герц частоты внешнего генератора будет приходиться 1 кГЦ генератора СВЧ.

Наладка работы сводится к установке устойчивой работы ФАПЧ, где фазовый шум для полного диапазона частот генератора будет минимальным. Питание устройства может осуществляться с помощью любого стабилизированного блока напряжения от 13 до 15 В или блоком нестабилизированного напряжения от 15 до 20В.

Прошивка для микроконтроллера

:10000000160A2800080C27000304680303060A0ADE :1000100026040В0А26050605000000000604Е70278 :10002000040A0008460500004604000840000600D7 :100030001F0C02006600030C0109B00C0109120C30 :1000400001091209000С0109000С0109040С010945 :100050001209000C01097D0C0109010C01091209AA :10006000030С0109В00С0109120С0109120903006В :02lFFE00EA0FE8 :00000001FF

• < Назад
• Вперёд >

Добавить комментарий

www.radio-magic.ru

генератор свч на транзисторе - патент РФ 2277293

Изобретение относится к электронной технике, а именно к генераторам СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты. Технический результат изобретения - достижение линейного закона перестройки частоты от управляющего напряжения и увеличение верхнего предела диапазона перестройки частоты генератора СВЧ. Генератор содержит полевой транзистор с барьером Шотки, выполненный из полупроводникового материала группы АIIIВV, соединенную с ним колебательную систему и второй полевой транзистор с барьером Шотки, выполненный также из полупроводникового материала группы АIIIВV, и соединенный по схеме с общим истоком, при этом другой конец колебательной системы соединен со стоком второго полевого транзистора. На сток второго полевого транзистора подают постоянное напряжение положительной полярности, а на затвор подают управляющее напряжение и постоянное напряжение отрицательной полярности величиной, равной (0,6-0,8)Uo, где Uo - напряжение отсечки второго полевого транзистора с баръером Шотки. Генератор СВЧ может быть выполнен как в гибридном интегральном, так и в монолитном интегральном исполнении. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2277293

Изобретение относится к электронной технике, а именно к генераторам СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты.

В системах связи и радиолокационных станциях широко применяются генераторы СВЧ, в которых частота управляется напряжением. В ряде случаев требуется осуществлять перестройку частоты, при которой частота генератора СВЧ изменяется от управляющего напряжения по линейному закону.

Известна конструкция генератора СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты, содержащая биполярный транзистор, выполненный из полупроводникового материала - кремния, и соединенные с ним колебательную систему и полупроводниковый прибор, управляемый напряжением - варакторный диод, включенный по схеме двухполюсника [1, стр.191].

Использование варакторного диода в качестве полупроводникового прибора, управляемого напряжением, основано на зависимости емкости варакторного диода от приложенного к нему напряжения.

Диапазон перестройки частоты такого генератора СВЧ может составлять 30...50%.

Основные недостатки этой конструкции:

- низкий верхний предел диапазона перестройки частоты генератора СВЧ, составляющий 6-8 ГГц, который определяется предельной частотой полупроводникового материала - кремния,

- невозможность достижения линейного закона перестройки частоты генератора СВЧ варакторным диодом, обусловленная его нелинейной вольтфарадной характеристикой, имеющей определенный (неуправляемый) закон изменения емкости, зависящий от одного напряжения,

- невозможность создания монолитной конструкции генератора СВЧ, поскольку биполярный транзистор и варакторный диод изготавливаются раздельно.

Известна конструкция генератора СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты - прототип, содержащая полевой транзистор с барьером Шотки, выполненный из полупроводникового материала - арсенида галлия, соединенные с ним колебательную систему и полупроводниковый прибор, управляемый напряжением, при этом полевой транзистор соединен по схеме активного прибора с общим истоком, один конец колебательной системы соединен с затвором полевого транзистора, а другой - с полупроводниковым прибором, управляемым напряжением, в качестве которого служит так же, как и в первом аналоге, варакторный диод [1, стр.193].

Использование в этой конструкции генератора СВЧ полевого транзистора с барьером Шотки из полупроводникового материала -арсенида галлия, который обладает более высокой подвижностью электронов по сравнению с полупроводниковым материалом - кремнием, из которого выполнен биполярный транзистор, позволило увеличить верхний предел диапазона перестройки частоты генератора СВЧ выше 100 ГГц.

Однако такие недостатки, как сложность в достижении линейного закона перестройки частоты генератора СВЧ от управляющего напряжения, обусловленная использованием варакторного диода с неуправляемой вольтфарадной характеристикой, и невозможность создания монолитной конструкции генератора СВЧ, поскольку полевой транзистор с барьером Шотки и варакторный диод изготавливаются раздельно, присущи и этой конструкции.

Техническим результатом изобретения является достижение линейного закона перестройки частоты от управляющего напряжения и увеличение верхнего предела диапазона перестройки частоты генератора СВЧ, и возможность реализации генератора СВЧ как в гибридном интегральном, так и монолитном интегральном исполнении.

Технический результат достигается тем, что в известной конструкции генератора СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты, содержащей полевой транзистор с барьером Шотки, выполненный из полупроводникового материала группы АIIIВV , соединенные с ним колебательную систему и полупроводниковый прибор, управляемый напряжением, при этом полевой транзистор с барьером Шотки соединен по схеме активного прибора с общим истоком, один конец колебательной системы соединен с затвором полевого транзистора с барьером Шотки, а другой - с полупроводниковым прибором, управляемым напряжением, в качестве полупроводникового прибора, управляемого напряжением, используют второй полевой транзистор с барьером Шотки, выполненный из полупроводникового материала группы АIIIВV, соединенный по схеме с общим истоком, при этом другой конец колебательной системы соединен со стоком второго полевого транзистора с барьером Шотки, на который подают постоянное напряжение положительной полярности, а на затвор второго полевого транзистора с барьером Шотки подают управляющее напряжение и постоянное напряжение отрицательной полярности величиной, равной (0,6-0,8)Uo, где Uo - напряжение отсечки второго полевого транзистора с барьером Шотки.

Генератор СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты может быть выполнен как в гибридном интегральном, так и в монолитном интегральном исполнении.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Генератор СВЧ с электрической перестройкой частоты содержит два полевых транзистора с барьером Шотки, выполненных из полупроводникового материала - арсенида галлия, при этом первый полевой транзистор с барьером Шотки, соединенный по схеме активного прибора с общим истоком, служит для получения генерации на частоте f, а второй полевой транзистор с барьером Шотки, соединенный также по схеме с общим истоком, служит в качестве полупроводникового прибора, управляемого напряжением. Емкость второго полевого транзистора с барьером Шотки зависит от двух напряжений - на стоке - постоянного напряжения положительной полярности и затворе - сумме постоянного напряжения отрицательной полярности и управляющего напряжения, в отличие от варакторного диода, емкость которого, как было сказано выше, зависит только от одного управляющего напряжения. Наличие более сложной, чем у варакторного диода, функциональной зависимости от напряжений емкости полевого транзистора с барьером Шотки позволяет определить оптимальное сочетание этих напряжений, при которых максимально обеспечивается линейный закон перестройки частоты генератора СВЧ от управляющего напряжения.

Теоретически и экспериментально показано, что при постоянном напряжении отрицательной полярности на затворе второго полевого транзистора с барьером Шотки, примерно равном (0,6-0,8)Uo, где Uo - напряжение отсечки второго транзистора с барьером Шотки, вольтфарадная характеристика его емкости близка к квадратичной функции от управляющего напряжения на затворе, поэтому частота f генератора СВЧ, изменяющаяся обратно пропорционально квадратному корню из емкости, при изменении управляющего напряжения будет изменяться по линейному закону.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен один из вариантов генератора СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты, где

- полевой транзистор с барьером Шотки, соединенный по схеме активного прибора - 1,

- второй полевой транзистор с барьером Шотки, управляемый напряжением - 2,

в котором

сток транзистора, на который подают постоянное напряжение положительной полярности - 3,

затвор транзистора, на который подают управляющее напряжение и постоянное напряжение отрицательной полярности - 4,

- колебательная система - 5, содержащая, например,

разделительную емкость - 6 и

индуктивность - 7.

На фиг.2 приведены зависимости частоты f генератора СВЧ от управляющего напряжения U.

Пример.

В качестве примера рассмотрен вариант генератора СВЧ на транзисторе в монолитном интегральном исполнении, управляемый напряжением (фиг.1). Генератор СВЧ выполнен на подложке из полупроводникового материала - арсенида галлия толщиной h=0,1 мм. При этом затвор полевого транзистора с барьером Шотки, соединенного по схеме активного прибора с общим истоком 1, соединен с индуктивностью 7, которая соединена с емкостью 6, а емкость 6 соединена со стоком 3 второго полевого транзистора с барьером Шотки, управляемого напряжением 2, соединенного также по схеме с общим истоком.

Устройство работает следующим образом.

На сток полевого транзистора с барьером Шотки, соединенного по схеме активного прибора с общим истоком 1, подают напряжение положительной полярности +6 В. На затвор полевого транзистора с барьером Шотки 1 подают напряжение отрицательной полярности -1,5 В. На сток 3 второго полевого транзистора с барьером Шотки 2 подают постоянное напряжение положительной полярности +3 В. На затвор 4 второго полевого транзистора с барьером Шотки 2 подают управляющее напряжение, изменяющееся от -0,5 В до +0,5 В, и постоянное напряжение отрицательной полярности -1,05 В, равное 0,7 Uo, где напряжение отсечки Uo второго полевого транзистора с барьером Шотки равно -1,5 В. При этом частота f генератора СВЧ изменяется от 10 до 10,5 ГГц по линейному закону от управляющего напряжения (фиг.2).

Таким образом, предлагаемая конструкция генератора СВЧ на транзисторе по сравнению с прототипом позволит:

- во-первых, получить линейную кривую перестройки частоты генератора СВЧ от управляющего напряжения,

- во-вторых, увеличить верхний предел диапазона перестройки частоты генератора СВЧ,

- в-третьих, реализовать конструкцию генератора СВЧ как в гибридном интегральном, так и в монолитном интегральном исполнении, поскольку она содержит два полевых транзистора с барьером Шотки, которые могут быть изготовлены в едином технологическом цикле на одной подложке из арсенида галлия.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Гассанов Л.Г., Липатов А.А., Марков В.В. "Твердотельные устройства СВЧ в технике связи", - М.: Радио и связь, 1988 г.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Генератор СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты, содержащий полевой транзистор с барьером Шотки, выполненный из полупроводникового материала группы АIIIВV , соединенные с ним колебательную систему и полупроводниковый прибор, управляемый напряжением, при этом полевой транзистор с барьером Шотки соединен по схеме активного прибора с общим истоком, один конец колебательной системы соединен с затвором полевого транзистора с барьером Шотки, а другой - с полупроводниковым прибором, управляемым напряжением, отличающийся тем, что в качестве полупроводникового прибора, управляемого напряжением, используют второй полевой транзистор с барьером Шотки, выполненный из полупроводникового материала группы АIIIВV, соединенный по схеме с общим истоком, при этом другой конец колебательной системы соединен со стоком второго полевого транзистора с барьером Шотки, на который подают постоянное напряжение положительной полярности, а на затвор второго полевого транзистора с барьером Шотки подают управляющее напряжение и постоянное напряжение отрицательной полярности величиной равной (0,6-0,8) Uo, где Uo - напряжение отсечки второго полевого транзистора с барьером Шотки.

2. Генератор СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты по п.1, отличающийся тем, что генератор выполнен в гибридном интегральном исполнении.

3. Генератор СВЧ на транзисторе с электрической перестройкой частоты по п.1, отличающийся тем, что генератор выполнен в монолитном интегральном исполнении.

www.freepatent.ru

---

• 
  Светодиодные светильники фото для дома
• 
  Подведение электричества к земельному участку
• 
  Самостоятельная замена электросчетчика
• 
  Шунт токовый
• 
  Подсветка светильники
• 
  Правила оплаты за электроэнергию в 2018 году
• 
  Герконовый датчик это
• 
  Параллельное соединение резистора и катушки
• 
  Потенциометра схема
• 
  Электрическое поле создается
• 
  Электроэнергия одн