DE1116282B - Transistor-Verstaerkerkaskade - Google Patents

Description

• Transistor-Verstärkerkaskade Die Erfindung betrifft eine Verstärkerkaskade mit einer Mehrzahl von über Wellenleiter gekoppelten Transistoren. Eine derartige Anordnung eignet sich insbesondere für die Verstärkung sehr hoher Frequenzen, wenn die Verwendung von Resonanzkreisen aus konzentrierten Induktivitäten und Kapazitäten nicht mehr möglich ist. Die Verwendung von Wellenleitern bedingt bestimmte räumliche Abstände zwischen den einzelnen Verstärkerelementen, und andererseits soll auf die Verwendung von Transformatoren zur Impedanzanpassung verzichtet werden. Dadurch ergeben sich auch Schwierigkeiten für die Zuführungen der Speiseenergie und die Einstellung der Arbeitspunkte.
• Bei einer Verstärkerkaskade der eingangs erwähnten Art werden diese Schwierigkeiten vermieden und bei geringstem Aufwand erhält man einen stabilen Verstärker mit guter Anpassung zwischen den Stufen und großer Bandbreite, wenn gemäß der Erfindung die Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren über die Wellenleiter gleichstrommäßig in Reihe geschaltet sind und wenn die Längen der Wellenleiter zur Breitbandübertragung mit ausreichender gegenseitiger Anpassung zwischen den Transistoren um kleine, einander entgegengesetzte Beträge vom 2/4-Wert abweichen, wobei i. die Wellenlänge der Signalschwingungen darstellt, und wenn die Basisvorspannungen der einzelnen Transistoren der Reihenschaltung einer Anzahl an die Speisequelle angeschlossener, für die Signalschwingungen entkoppelter Widerstände, entnommen werden.
• Dadurch, daß die Transistoren gleichstrommäßig in Reihe geschaltet sind, sind keinerlei trennende Schaltelemente für die Hauptstromkreise erforderlich. Durch die Verwendung eines an sich bekannten, an die Speisequelle angeschlossenen entkoppelten Spannungsteilers werden auch für die Basiselektroden definierte Verhältnisse geschaffen. Durch die Verwendung von Ä/4-Leitungen wird eine optimale Anpassung zwischen dem hohen Kollektorwiderstand eines vorangehenden Transistors und dem niedrigen Emitterwiderstand des folgenden Transistors erreicht, so daß gerade die für Transistoren günstigen Verhältnisse vorliegen, ohne daß Transformatoren od. dgl. verwendet werden müssen. Durch geringe Unterschiede in der Länge der Wellenleitungen ergibt sich, daß die einzelnen Stufen gegeneinander verstimmt sind derart, daß etwa von einer folgenden Stufe auf eine vorangehende Stufe übertragene Schwingungen keine störende Kopplung hervorrufen können. Eine besonders sorgfältige Abschirmung zwischen den einzelnen Stufen ist daher nicht erforderlich, so da.ß auch die durch Abschirmflächen etwa bedingten Streukapazitäten niedrig gehalten werden können; man kann daher bis zu sehr hohen Frequenzen vorzügliche Verstärkungswerte erhalten. Durch die gegenseitige Verstimmung der Wellenleitungen ergeben sich weiter in an sich bekannter Weise eine Vergrößerung der Bandbreite und eine Verbesserung der Flankensteilheit an den Bandgrenzen.
• - Der Vollständigkeit halber sei bemerkt, daß bereits Verstärker bekannt waren, bei denen zwischen zwei Stufen eine auf ein Viertel der Wellenlänge abgestimmte Leitung angeordnet war. Wegen der Verwendung von Röhren hat man dabei jedoch die Leitung auf beiden Seiten etwa mit dem Wellenwiderstand abgeschlossen und zur Impedanzwandlung einen Transformator eingeschaltet, der auch zur Trennung der in üblicher Weise geschalteten Gleichstrom-Speisekreise dient.
• Es ist auch bekannt, daß Transistoren gegenüber Röhren stark abweichende Werte der Impedanzen, insbesondere der Eingangsimpedanzen, aufweisen, und man hat durch Verwendung einer konzentrierte Blindwiderstände enthaltenden Kopplungsschaltung die gewünschte Anpassung erhalten.
• Die bekannten Schaltungen eignen sich jedoch nicht für die Kopplung, insbesondere bei sehr hohen Frequenzen, wenn Wellenleitungen als Resonanzelemente verwendet und Transformatoren bzw. andere Gleichstrom-Trennelemente vermieden werden sollen. Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung veranschaulicht worden ist.
• Die Figur zeigt die Kaskade einer Mehrzahl von Transistoren 1, 2, 3, 4, die über Wellenleiter 5, 6, 7, z. B. Lecherleitungen oder Koaxialleiter, miteinander gekoppelt sind. Die Signalquelle ist mit 8 bezeichnet und die Last mit 9. Zur Erzielung der erforderlichen Vorspannungen an den Transistoren wird die Speisespannung der Quelle 10 der Reihenschaltung ungefähr gleich großer, für die Signalschwingungen entkoppelter Widerstände 11, 12, 13, 14 zugeführt, die zwischen die einzelnen Basiselektroden der Transistoren 1, 2, 3 und 4 geschaltet sind.
• Nach der Erfindung ist die Länge der Wellenleiter 5, 6, 7 ungefähr gleich 1/4 i, gewählt, wobei A, die Signalwellenlänge der Quelle 8 bezeichnet. Durch die niedrige Eingangsimpedanz jedes Transistors wird jeder dieser Wellenleiter praktisch an seinem Ende kurzgeschlossen, so daß auf diese Weise die günstigste Leistungsanpassung zwischen dem Ausgangskreis eines vorangehenden und dem Eingangskreis eines nachfolgenden Transistors erhalten wird. Durch Anwendung eines Wellenleiters mit veränderlicher charakteristischer Impedanz, die dann an der Seite des Kollektors des vorangehenden Transistors hoch, aber an der Seite des Emitters des nachfolgenden Transistors niedrig gewählt werden muß, kann diese Leistungsanpassung, falls erforderlich, verbessert werden. Der Wellenleiter kann zu diesem Zweck aus zwei verschiedenen Stücken aufgebaut sein, und zwar aus einem verhältnismäßig hochohmigen d-Viertelleiter, der an den Kollektor des vorangehenden Transistors angeschlossen wird, und einem verhältnismäßig niederohmigen Wellenleiter, der an den Emitter des nachfolgenden Transistors angeschlossen wird. Auch kann zur Anpassungsverbesserung in der Nähe jedes vorangehenden Transistors ein Körper aus hochpermeablem ferromagaetischem Material, z. B. Ferrit, angeordnet werden, der zusammen mit der Kollektorinnenkapazität einen Schwingkreis bildet, mittels dessen Stromumwandlung erhalten werden kann.
• Nach der Erfindung ist nun die Länge des Wellenleiters 6 praktisch gleich 1/4 2, aber die Länge des Wellenleiters 5 ist um einen geringen Betrag kleiner und die Länge des Wellenleiters 7 um denselben geringen Betrag größer als 1/4 2, gewählt. Auf diese Weise wird eine geringe gegenseitige Verstimmung zwischen den Wellenleitern bewirkt, die zu einer Verbreiterung des Übertragungsfrequenzbandes führt. Durch diese Abweichung des Ä-Viertelwertes wird die gegenseitige Anpassung der Transistoren zwar etwas beeinträchtigt, aber erforderlichenfalls kann die Anpassung durch Anwendung der oben angegebenen Maßnahmen noch verbessert werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verstärkerkaskade mit einer Mehrzahl von über Wellenleiter gekoppelten Transistoren, da- durch gekennzeichnet, daß die Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren über die Wellenleiter gleichstrommäßig in Reihe geschaltet sind und daß die Längen der Wellenleiter zur Breitbandübertragung mit ausreichender gegenseitiger Anpassung zwischen den Transistoren um kleine, einander entgegengesetzte Beträge vom Y4-Wert abweichen, wobei A, die Wellenlänge der Signalschwingungen darstellt, und daß die Basisvorspannungen der einzelnen Transistoren der Reihenschaltung einer Anzahl an die Speisequelle angeschlossener, für die Signalschwingungen entkoppelter Widerstände entnommen werden.
2. 2. Verstärkerkaskade nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die charakteristische Impedanz der Wellenleiter an der Kollektorseite des vorangehenden Transistors höher ist als an der Emitterseite des nachfolgenden Transistors.
3. 3. Verstärkerkaskade nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Kollektors ein Körper aus hochpermeablem Magnetmaterial angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 502 807, 651989, 951216; schweizerische Patentschrift Nr. 316 563; »Proc. IRE«, September 1955, S. 1124 bis 1127; »Funk und Ton«, Heft Nr. 2, 1948, S. 72 bis 79.