DE1901990B2 - Mehrstufiger Mikrowellenverstärker - Google Patents

Description

G₀, G₀ + G₂, O₀+ G₃, ...,G₀ + G'_m, G₀ + η - G₂, G₀ + π - θ'₃, ..., O₀ + π - G'_m

bestimmt sind, wobei 2 m = 7i ist und O₀ eine wählbare elektrische Bezugslänge ist, die den Wert Null aufweisen kann, und wobei die Größen G₂, 0'₃, ...,G'_m durch die Beziehung

co&2G₂ + COS203 + ··■ + cos20;= -1/2

bestimmt sind.

6. Mikrowellenverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Stufenzahl η von wenigstens dem Wert fünf die elektrischen Längen der Leitungen durch die Beziehungen

und

'^2H'+ e '^2M+ ■ ■ · + e ^/:"'= 0

bestimm* sind, wobei die Bedingung

2 < k < η - 3
gilt.

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Mikrowellenverstärker mit mindestens drei Verstärkerstufen, die innerhalb eines Frequenzbereichs beiderseits einer Bezugsfrequenz wenigstens annähernd übereinstimmende Frequenzkennlinien aufweisen, und mit die Verstärkerstufen in Hintereinanderschaltung verbindenden Leitungen.

Bei Hintereinanderschaltung von Verstärkerstufen, W^ sie zur Erzielung einer höheren Gesamt verstärkung angewendet wird, kommt es unabhängig vom Frequenzgang der Verstärkung der Einzelstufen und dem hierdurch multiplikativ bedingten Verstärkungsabfall an den Bandgrenzen zu einer Welligkeit der Verstärkung innerhalb des Übertragungsbandes infolge von Wellenreflexionen an den Koppelstellen zwischen den Leitungen und den Verstäikerstufen.

Diese Welligkeit wird durch Interferenz zwischen den hin- und zurücklaufenden Wellenzügen hervorgerufen. Sie ist wegen der Verminderung der nutzbaren Ubertragungsbandbreite und gegebenenfalls wegen der Beeinträchtigung der Ubertragungseigenschaften innerhalb des Bandes natürlich unerwünscht.

Andererseits besteht ein steigender Bedarf an vielstufigen Mikrowellenverstärkern, vor allem im Hinblick auf ständig zunehmende Bedeutung der integrierten Schaltungen, die große Stufenzahlen auf (kleinem Raum ermöglichen und daher vielstufigen Mikrowellcnverstärkern weite Anwendungsbereiche erschließen. Die Verminderung der Reflexions- und ilftterferenzwelligkeit ist daher von großer Bedeutung. Sie bereitet jedoch bei größeren Bandbreiten erheb-

iliche Schwierigkeiten, weil eine reflexionsfreie Anpassung im allgemeinen aufwendige Justierarbeiten erforderlich macht, die insbesondere bei integrierten Schaltungen auf Schwierigkeiten stößt.

I 901990

Zur Oberwindung dieser Schwierigkeiten ist in PROCEEDINGS OF THE IEEE, März 1965, S. 237 bis 247, bei einem mehrstufigen Verstärker mit je Stufe 2 Verstärkern übereinstimmender Frequenzkennlinie eine Kompensationsschaltung mit GaL>cl~ schaltungen angegeben. Da für jede Stufe zwei Gabelschaltungen erforderlich sind, ist der Schaltungsaufwand unerwünscht hoch. Gleiches gilt überdies wegen der doppelten Verstärkeranordnung je Stufe auch für den Leistungsbedarf des Verstäikers. Die Gabelschaltungen erfordern ferner einen genauen Abgleich.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 240 958 ist ein zweistufiger Hochfrequenzverstärker mit Koppelung der Verstärkerstufen über zwei in Reihe angeordnete Leitungsabschnitte und dazwischen angeordnetem Richtungskoppler zum Auskoppeln der reflektierten Welle und zugehörigem Dämpfungsglied bekannt. Mit dieser Lösung sind zusätzliche Ubertragungsverluste und aufwendige Schaltungsmhtel Tür die selektive Auskoppelung und Dämpfung der störenden Wellenzüge verbunden.

Weiterhin ist es bekannt, mittels abgestimmter Leitungen eine Impedanztransformation vorzunehmen und innerhalb begrenzter Frequenzbereiche vorgegebene Ortskurvenverläufe zu verwirklichen oder anzunähern (»Elektrotechnik«, Mai 1948, S. 137 bis 142, und »Elektrische Nachrichtentechnik«, April 1935, S. 110 bis 113). Damit läßt sich aber das Problem der Reflexions- und Interferenzwelligkeit von mehrstufigen Verstärkern mit Leitungskoppelung nur insofern angehen, als diese bekannten Maßnahmen zur reflexionsfreien Anpassung dienen können. Das ist die übliche, jedoch wegen des Einstell- und Abgleichaufwands verbesserungsbedürftige Lösung. Selbst eine frequenzunabhängige Impedanz der Koppelglieder zwischen den Verstärkerstufen beseitigt nicht die genannte Welligkeit der Gesamtverstärkung.

Endlich ist aus PROCEEDINGS OF THE IEEE, März 1963, S. 240, eine vielstufige Kettenleiterschaltung mit Tunneldioden und zwischengeschalleten Leitungen gleicher Länge bekannt. Hohe Verstärkungen lassen sich mit einer solchen Hintereinanderschaltung nicht erzielen. Hinsichtlich der Rsflexions- und Interferenzwelligkeit der übertragungsfunktion bestehen die vorerwähnten Schwierigkeiten.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung eines mehrstufigen Mikrowellenverstärkers mit Leitungskoppelung der Verstärkerstufen und verminderter Reflexions- und Interferenzwelligkeit unabhängig von der Reflexionsfreiheit an den Koppelstellen. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich bei einem Mikrowellenverstärker der eingangs erwähnten Art dadurch, daß die elektrischen Längen W₁, Q₂, ...,O_n^₁ der die Verstärkerstufen verbindenden Leitungen die Beziehung

'= 0

erfüllen, wobei Ji die Anzahl der hintereinandergeschalteten Verstärkerstufen ist.

Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungsb^ispielen erläutert.

Fig. 1 bis 4 zeigen Blockschaltbilder zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung;

F i g. 5 bis 9 zeigen Ausführungsformen der Erfindung in Gestalt von mehrstufigen Transistorverstärkern.

An Hand der F i g. 1 und 2 wird das Prinzip der Erfindung erläutert. F i g. 1 zeigt Einheitsverstärker 1, 2, 3 bis η in Reihenschaltung. Indem die Streuungsmatrix, im folgenden kurz S-Matrix genannt, jedes Einheitsverstärkers als S₁₁ (n), S₂₂(Jt), S_nUi) geschrieben wird, läßt sich die Gesamtverstärkung durch die folgende Gleichung ausdrücken:

S₂₁ (I)S,, (2),. ..,S₂₁(

In- 1 -S₂₂(1)S„(2) --S₂₂P)S₁₁P)--...-S₂₂(I?-I)S₁₁(Ii).

wobei in Gleichung (2) Ausdrücke oberhalb der vierten Potenz von Sy(ii) wegen ihrer Kleinheit vernachlässigt sind. Selbst wenn die Verstärkungsfrequenzkennlinie jedes einzelnen Einheitsverstärkers gerade ist, ergeben sich in der Frequenzkennlinie für die Gesamtverstärkung G Welligkeiten, weil sich der absolute Wert und die Phase jedes auf der rechten Seite der Gleichung (2) auf den zweiten Ausdruck folgenden Ausdrucks mit der Frequenz ändern kann, soweit S_n (n), S₂₂(n) endlich sind.

Wie in F i g. 2 dargestellt, sind gemäß der Erfindung zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Einheitsverstärkern Leitungen mit den elektrischen Längen O₁, O₂, .--,«„-ι eingefügt.

Für den in Fi g. 2 datgestellten Verstärker sind die Gleichungen (1) und P) wie folgt zu schreiben:

Unter der Voraussetzung, daß die Kennlinien aller Einheitsverstärker einander gleich sind, kann die Gleichung (4) wie folgt umgeformt werden:

An = 1 - S₂₂S₁₁(^²*+

e^J2t>·

+ e^J2t>· '). (5)

In dieser Gleichung (5) sind die Ausdrücke oberhalb der vierten Potenz von S_tJ vernachlässigt, weil sie sehr klein sind.

Wenn für eine Frequenz in oder nahe der Mitte des Bandes die Gleichung

'= 0 (6)

erfüllt ist, dann verschwindet der Ausdruck S₂₂S_n und der Wert von /I η in Gleichung (5) ist

/1 π a 1.

G = ^2iy ' ²
mit

-Jlfl, + M₂ + ··· + (-I_n ,)

(3)

■ S₂₂P)S₁ ,(3)e-^;2^

(4) Dies bedeutet, daß der Einfluß der reflektierten Wellen auf die Eingangs- und Ausgangsgesamtkennlinie stark vermindert ist und eine gerade Gesamt-Verstärkungskennlinie erreicht ist. Wenn man die Werte für G₁, G₂, ... ,G_n^₁ so wählt, daß sie die Gleichung (6) erfüllen, so erhält man also eine Gesamtverstärkungskennlinie ohne Welligkeit.

Nunmehr werden einige Ausführungsbeispiele mit verschiedenen Werten für Q₁, Q₂, .. ■, Q₁^₁ erläutert.

Ausführungsform I

Bei dieser Ausführungsform liegen, wie aus F i g. 2 hervorgeht, zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einheitsverstärkern jeweils Leitungen mit den elektrischen Längen Q₁, Q₂, ■ ■ -, Q„-\- Die Längen sind bei einer Frequenz in oder nahe der Mitte des Bandes durch die folgenden Gleichungen gegeben:

Q₁ = W₀,

Π ~-

I -I

'. = k> 'ζ = Ό + 2j—[j

= l-S„S₂₂e

4c

+e

+ e

-fe

Vi) =1-

Reihenschaltung hervorgerufene Welligkeit der Ver Stärkung ist durch die eingefügten Leitungen 51 unc 52 vermindert, so daß eine gerade Gesamtfieqüeriz· kennlinie vorhanden isi..

Ausführungsform II

Bei dieser AusführuKigsform ist η gleich (27« + 1), Wie in F i g. 3 därgestelltysind zwischen die einzelnen Ein heitsvef stärker Leitungen der elektrischen: Längen Q₁, Q₂, .-., Q„„ Q_1n+1, ..., Q_1n, eingefügt. Die elektrischen Längen erfüllen bei einer Frequenz in oder nahe der Mitte des Bandes die folgenden Gleichungen:

/1—1 η — 1

Wenn die Wellenlänge auf den Leitungen /., beträgt, dann haben die Leitungen folgende Längen:

Q_n und I₀ sind beliebig und können Null sein. Unter der Voraussetzung, daß die Kennlinien der einzelnen Verstärker einander gleich sind, wird In in der Gleichung (5) zu:

j(2p,-U

Beträgt die Wellenlänge auf den Leitungen /._r so sind die Längen der Leitungen w;e folgt gegeben:

hm =

35

Die Gleichung (6) ist also erfüllt. Da der Ausdruck S_n S₂₂, dessen absoluter Wert von denjenigen der Ausdrücke in I/i der größte ist- eliminiert ist, nähert sich In dem Werte 1, so tUtiS die Welligkeit der Gesamtverstärkungskennlinie über der Frequenz sehr klein wird. Dann ist die Reihenfolge der Einfügungslängen /,,.',. /₃, ..., .'„-] zwischen den Verstärkern beliebig.

An Hand der F i g. 5 wird die Anwendung der Erfindung bei einem vierstufigen Mikrowellentransistorverstärker erläutert. Das Signal wird einem Verbindungsglied 8 zugeführt und nach der Verstärkung von einem Verbindungsglied 9 abgenommen. Der Einheitsverstärker der ersten Stufe, der eine flache Kennlinie der Verstärkung über der Frequenz aufweist, ist mit 10 bezeichnet. Der Emitter eines Transistors 11 ist geerdet; seine Basis und sein Kollektor sind mit den Bandleitern verbunden, die einen Wellenwiderstand von 50 Ohm besitzen. 12 und 13 sind am Eingang und Ausgang vorgesehene kapazitive Blindleitwerte. 14 ist ein ausgangsseitig vorgesehener induktiver Blindleitwert. 15 und 16 sind Kurzschlußkapazitäten für Hochfrequenz. 17 ist ein Blockkondensator für Gleichstrom. Die Kennlinien der Einhcitsverstärker 20, 30 und 40 stimmen mit derjenigen des Verstärkers 10 überein. Zwischen den Verstarkern eingefügte Leitungen 51 und 52 haben eine Länge von einem Sechstel bzw. einem Drittel der mutieren Wellenlänge. Bei dieser Ausführungsform sind W₁. lodcr /„) Null. Die benutzten Finzelverstürker halvn eine Hache Frequenzkennlinie. Die durch ihre In diesem Falle sind p,, p₂, . .,p₃ eins oder höhere ganze Zahlen. Um die Frequenzkennlinie günstig zu gestalten, sollten sie eins sein. Die Werte von Q₁, Q₁

Q_m oder I₁J₂. ...J_1n können beliebig d h Nll b

_{1 1m 12} J_1n önnen beliebig

gewählt sein und auch Null betragen. Wenn die Kennlinien aller Verstärker einander gleichen, so schreibt sich . I η der Gleichung (4) wie folgt:

,1(2/7!+ I) = I -S_nS₂₂[C ^/:'-''+e

^l2"-<

Setzt man die Gleichungen (7) in die Gleichung (H) ein, so wird der Wert von l(2m +1) zu 1. Die Gleichungen (7) erfüllen also die Gleichung (6), und da der Ausdruck S_n S₂₂, dessen absoluter Wert unter denjenigen in Λ (2m + 1) der größte ist. eliminiert ist. nähert sich l(2m + 1) dem Werte 1. Folglich wird die Welligkeit der Gesamtkennlinie der Verstärkung über der Frequenz sehr vermindert Da zudem die

Freiheit bleibt, die Werte von Q₁. Q₂ Q_m beliebig

zu wählen, ist es möglich, die Änderung von I I (2m + 1)1 mit der Frequenz durch günstige" Wahl dieser Werte über die Bandbreite minimal zu machen. Die Reihenfolge der Einfügung der Leitungen zwischen die Verstärker ist übrigens beliebig, es ist aber wünschenswert, sie in der Folge Z₁ und C₊₁ ,1₂ und Z_{1n + 2},-.- und I_n, und Z_2m einzufügen.

Fig. 6 zeigt einen fünfstufigen Mikrowellen transistorverstärker nach der Erfindung. Die Teile 10 bis 17 entsprechen den ebenso bezeichneten Teilen in der F i g. 5 und haben die gleiche Funktion. 20, 30, 40 und 50 sind Einheitsverstärker, die die gleiche Kennlinie wie der Verstärker 10 aufweisen. ^61 und 62 sind

j^Leitürigeri zwischen der 1. und 2. bzw. 3. und 4. Stufe. Slhre Längen I₁ und I₂ sind beliebig gewählt. 63 und 64 gsihd Leitungen zwischen der 2. und 3. bzw. 4. und 5. SStufe. Ihre Längen betragen

: l_{i +} k und I₁ + **.

IjDabei ist X_g die Wellenlänge auf den Leitungen einer !Frequenz in oder nahe der Mitte des Bandes. Das Signal wird an ein Verbindungsglied 8 angelegt und nach der Verstärkung von einem Verbindungsglied 9 abgenommen. Die durch die Reihenschaltung der Einheitsverstärker mit flacher Kennlinie der Verstärkung über der Frequenz entstandene Weüigkeit der Gesamtverstärkungskennlinie ist bei diesem Verstärker durch die Einfügung der Leitungen 61, 62, 63 und 64 derart vermindert, daß eine flache Kennlinie der Gesamtverstärkung vorhanden ist.

Ausführungsform III

Bei dieser Ausführungsform ist η gleich (2m + 1). Die wie bei F i g. 3 zwischen die einzelnen Verstärker eingefügten Leitungen haben die elektrischen Längen Die Gleichung (12) ist erfüllt, wenn ©
folgende Werte annehmen:

20,'=

26>2 = cos - COS-^) = 1,536

(13)

Die Werte für (9,, M₂,..., O_2n, ergeben sicli aus den Gleichungen (13) und (9) wie folgt:

⁰ⁱ ~ -cos -^) = 0,768

20

^=2 23

r-»₂

(•)_2m- Diese Längen erfüllen die folgenden 25 ^a* ~

_{1 2}
Gleichungen:

l- cos '⁷Λ ψ 2,373

(14)

S , ,./,,/i' Oc = Tt — ^COS

Si ö, = M₀ + M[, M₂ = M₀ + «i (■„, - «0 + «...

j , . . . . . .„, M_n ist in diesem Falle Null.

l· 1-)' (-> f-y sollen bei einer in oder nahe dei ^υ .

* w-¹ T ' "w -■ ι u 4 ^Wn--.™ Frp-iipn7 « Wenn die Wellenlange auf den Leitungen /..

* Mute des Verstarkungsbandcs gelegenen i-re₄uenz 35 . .. ^b - , ?

I die folgende Gleichung erfüllen (W₀ ist ein gewünschter betragt, so sind die Langen der Leitungen wie folgt

% Wert): gegeben.

cos 2 W₁' + cos 2M₂ + · · ■ + cos 2«; = 0. (10)

Da die Kennlinien der einzelnen Einheitsverstärker einander gleichen, kann die Gleichung (4) wie folgt umgeformt werden:

ICm + 1)=: 1-S₁₁S₂₂(C '^:"t c ' ·■· ' c '-"-J-(Il)

Durch Minsetzung eier Gleichungen (9) in die Gleichung (11) erhält man Ulm 4 1) wie folgt:

IUm -I- 1) = 1 - S_nS₂₂S ''"'■

2(cos 2«; + cos 2W₂ r · · + cos 2 M¹J.

Da die Bedingungen der Gleichung (10) für eine Frequenz in oder nahe der Mitte des Bandes erfüllt sind, gilt bei einer solchen Frequenz l(2ra + 1) - 1·

Die Gleichung (6) ist also erfüllt, und die_%%kung der am Eingang und Ausgang jedes ^«^ersUrkers reflektierten Wellen auf die GesanUverstarkungskennlinie ist stark herabgesetzt so daß eine flache Gesamtverstärkungskennlinie erziel ist.

Nun sei ein siebenstufiger Verstärker nach der Erfindung betrachtet. In diesem Falle kann die Gleichung (10) wie folgt geschrieben werden:

cos 2 M[+ cos 2 M₂ + cos 2 ^ = O. (12)

² ~

(15)

23 2,373 /_ρ

~ 48 ^{9< 5} ~ "2 " ^ff' ⁶ ~ Λ

In F i g. 7 ist eine Ausfuhrungsform für einen siebenstufigen Mikrowellentransislorverstärker nach der Erfindung gezeigt. Die Teile 10 bis 17 entsprechen den ebenso bezeichneten Teilen der F i g. 5 und haben die gleiche Funktion. 20, 30, 40, 50, 60 und 70 sind Einheitsverstärker, die die gleiche Kennlinie wie der Verstärker 10 aufweisen. Zwischen den einzelnen Verstärkern sind Leitungen 71, 72, 73, 74, 75 und 76 eingefügt, die die Längen I₁, I₂,1₃, Z₄, I₅ und Z₆ haben. Die Werte von l_ul₂,...,l₆ sind durch die G!eichungen (15) gegeben. Das Signal wird an das Verbindungsglied 8 angelegt und nach der Verstärkung von dem Verbindungsglied 9 abgenommen. Die durch die Hintereinanderschaltung von Einheitsverstärkern mit flacher Verstärkungsfrequenzkennlinie erzeugte

Weüigkeit ist aus den oben dargelegten Gründen stark vermindert, so daß die Gesamtkennlinie des Verstärkers flach ist.

Ausführungsform IV

Bei dieser Ausführungsform ist /1 gleich 2m. Wie in F i g. 4 dargestellt, sind zwischen die Einheitsverstärker Leitungen eingefügt, die die elektrischen Längen M₁. M₂, ...,^_2n,., haben. Es sei nun angenommen,

B_x = 0_Oj B₂ = B₀ + B₂, B₃ = B₀ + B'₃, ...,Q_1n= 6 0„,+i — Θ_ο + π — Q₂, O_1n+2 = O₀+π-O₃...

&2m-l = 00 + π - &_m

ζ».-ι durch die folgend We

cos20₂

10

^{ist ein}

+■ •■• + COS20;,= _—. (I7||j

Da die Kennlinien der einzelnen Verstärker unter-Ht

₍₁₆) einander gleich sind, kann die Gleichung (4) wie folgt:^

umgeformt werden: ISl

-^j2^-). (18) -

Dabei mögen Θ₂> Q'₃, ..., Q'_m bei einer Frequenz Durch Einsetzung der Gleichungen (16) in die

in oder nahe der Mitte des Verstärkungsbandes die Gleichung (18) erhält man /!2m zu:

l2m~l-S_nS₂₂e-^ -2 (\ + cos2O₁' + α*2β,'··.

cos 20

Da die Bedingungen der Gleichung (17) für eine Frequenz in oder nahe der Mitte des Bandes erfüllt sind, ergibt sich bei einer solchen Frequenz

12m ^ 1.

Die Gleichung (6) ist also erfüllt. Die Wirkung der am Eingang und Ausgang der Einheitsverstärker reflektierten Wellen auf die Gesamtkennlinie ist stark herabgesetzt, so daß eine günstige Gesamtverstärkungskennlinie vorhanden ist.

Bei einem sechsstufigen Verstärker nach der Erfindung kann die Gleichung (17) wie folgt geschrieben werden:

(19)

(20) Fig. 8 zeigt einen sechsstufigen Mikrowellentransistorverstärker dieser Ausführungsform. Die Teile 8 bis 17 entsprechen den ebenso bezeichneten leiten des Verstärkers nach Fig. 5 und haben die gleiche Funktion. 20, 30, 40, 50 und 60 sind fcinheitsverstarker mit gleicher Kennlinie, wie sie der Verstarker 10 aufweist. Die Verstärker 10 und 20 sind unmittelbar miteinander verbunden (f. == 0). Zwischen den Verstärkern 20 und 30, 30 und 40, 40 und 50 und 50 und 60 sind Leitungen 81, 82, 83 und 84 der Längen I₂ /₃, /_{4 und} /,. _ei_ngef_{ügt D}j_{e Werte von}

δ ΰS- ^{5 Slnd durch die} Gleichungen (23)gegeben. Auch dieser Verstärker weist eine gerade Kennlinie der Gesamtverstärkung auf

35

Werte für 0₂' und 0₃\ die die Gleichung (20) erfüllen sind folgende:

0,912.

,21)

⁴° Ausführungsform V

Bei dieser Ausführungsform sind zwischen die Lin- «sverstarker Leitungen eingefügt, wie dies in F i g. 2 ist. Sie haben die elektrischen Langen _v · - - Q_n ]. Die Längen sind so gewählt- daß v_P -.r¹,^elner ,^Freq^uenz in oder nahe der Mitte des füllen ^{g die foI}S^enden Gleichungen er-

Aus den Gleichungen i21) und (16) ergeben sich die Werte für 0!, B₁ B₅ wie folgt:

H ■ · · + e '^2H'= 0

G₁ = B₃= -cos"'(- 1) = 0,912

G₄ = B₅ = π -lcos-^- ^j = 2,229 .

2 S fe s η - 3

(24)

(22) Die Gleichung (6) ist also erfüllt, und der Wert für Λ η in Gleichung (5) ergibt sich zu:

55 ■ In ~ 1.

O₀ ist in diesem Falle zu Null gewählt. uüS'aI^T' ^-^{aß die Wirk}™g der am Eingang

Beträgt die Wellenlänge auf den Leitungen Λ , so 1»" ^r ?f^ng„^{der Eln}heitsverstärker reflektierten WeI-

sind die Längen der Leitungen durch folgende

Gleichungen gegeben:

f ^ sverstärker reflektierten WeI

· "f f ^mtverstä^ungskennlinie stark ver-

^S^^{8 d d}

; _/ _ 0,912

'2 - <3 = —= λ

2π " 1-1 ²'²²⁹ :

^als„^BeisP'^{e] f}ür diese Ausführungsform ein ^ger X^^{Stärk bt}d i d

(23)

gS, ^g X^^{Stärker bet}raditet. Setzt man in den Gleichungen (24) k = 2, so ergibt sich

= ο

= o.

(25)

1 9Ql990

Bedeutet λ_Λ eine Wellenlänge auf der Leitung bei einer Frequenz in oder nahe der Mitte des Verstärkurigsbändes, so kann man die elektrischen Längen Ί> h> h> U und 's wie folgt angeben:

,₃=o,/₄=f,/₅=i.

IO

Bei einer solchen Frequenz können O₁ bis G₅ wie folgt ausgedrückt werden:

20, =O,20₂= π

20₃ =0, 20₄ = \π, 2O₅ =-y-.

Man erkennt, daß die Bedingungen der Gleichung (25) erfüllt sind.

In Fig. 9 ist ein sechsstufiger Mikrowellentransistorverstärker nach dieser Ausführungsform dargestellt. Die Teile 8 bis 17 entsprechen den ebenso

bezeichneten Teilen des Verstärkers nach F i g. 5 und haben die gleiche Funktion. 20, 30, 40, 50 und 60 sind Einheitsverstärker, die die gleiche Kennlinie wie der Verstärker 10 aufweist. Die Verstärker 10 und 20 sowie 30 und 40 sind unmittelbar miteinander verbunden (/1 = 0, /₃ = 0).

Zwischen die Verstärker 20 und 30,40 und 50 sowie 50 und 60 sind Leitungen 91, 92 und 93 der Längen ^-, -*■ und -*■ eingefügt. λ_α ist die Wellenlänge auf der Leitung für eine Frequenz in oder nahe der Mitte des Bandes. Auch dieser Verstärker weist eine gerade Gesamtverstärkungskennlinie auf.

Bei den obigen Beispielen handelte, es sich um transistorisierte Mikrowellenverstärker. Die Erfindung ist aber auch bei anderen Verstärkern anwendbar, die in Reihe zu schalten sind.

Schließlich kann es sich bei den einzelnen Verstärkern, aus denen ein mehrstufiger Mikrowellenverstärker nach der Erfindung besteht, um einstufige Verstärker oder auch bereits um mehrstufige Verstärker handeln.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Mehrstufiger Mikrowellenverstärker mit mindestens drei Verstärkerstufen, die innerhalb eines Frequenzbereichs beiderseits einer Bezugsfrequenz wenigstens annähernd übereinstimmende Frequenzkennlinien aufweisen, und mit die Verstärkerstufen in Hintereinanderschaltung verbindenden Leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Längen S₁, G₂,..., 0„__t der die Verstärkerstufen verbindenden Leitungen die Beziehung

e"^j3'^J'+ e~^y2f*+ · ■ · + e^²""¹= O

erfüllen, wobei ji die Anzahl der hintereinandergeschalteten Verstärkerstufen ist

2. Mikrowellenverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Längen der Leitungen durch eine Reihe der Form

O₀, O₀ + .7/(Ji - 1), G₀ + 2-t'(ji - 1), ...,
O₀ + (ji - 2W(Jt - 1)

bestimmt sind, wobei G₀ eine wählbare elektrische Bezugslänge ist, die den Wert Null aufweisen kann.

3. Mikrowellenverstärker nach Anspruch 1 mit

η = 2m + 1 Verstärkerstufen (m ganzzahlig), dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine von m Leitungen der elektrischen Längen G₁, O₂, ..., G_n, an 'ji Stellen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stufen und an den anderen »1 Stellen Leitungen der elektrischen Längen

₂ -f y(2_ft-

für eine Frequenz in oder nahe der Mitte des Verstärkungsbandes eingefügt sind, worin Pi, P₂. ---,P_n, ganze Zahlen g 1 und G₁, ..., G_1n wählbare elektrische Längen (unter Einschluß der Länge Null) sind.

4. Mikrowellenverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei ungerader Stufenzahl Ji von mindestens dem Wert drei die elektrischen Längen der Leitungen im wesentlichen durch eine Reihe der Form

O₀ + »[, G₀+ G₂,..., G₀ + G'_m, O₀+η - Gl, G₀ + ^- O₂ O₀ f π - G'_m

bestimmt sind, wobei 2jh + 1 = η ist und G₀ eine ^wählbare elektrische Bezugslänge ist, die den ;Wert Null aufweisen kann, und wobei die Größen 0], G₂, ..., ©,'„durch die Beziehung

cos 2 6>i + cos 2 O₂ + ■ ■ ■ + cos 2 G'_m = 0

!bestimmt sind.

5. Mikrowellenverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß oei geiuder Stufenzahl ji von mindestens dem Wert vier die elektrischen

35 Längen der Leitungen im wesentlichen durch eine Reihe der Form