DE1901990C3 - Mehrstufiger Mikrowellenverstärker - Google Patents

Description

+ e

'= O

H_x

35

40

für eine Frequenz in oder nahe der Mitte des Verstärkungsbandes eingefügt sind, worin Pu Pi, ■ ■ ■, Pm ganze Zahlen ^ 1 und O₁, ..., (■)„ wählbare elektrische Längen (unter Einschluß der Länge Null) sind.

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

55

bestimmt sind, wobei 2m + 1 = π ist und W₀ eine wählbare elektrische Bezugslänge ist, die den Wert Null aufweisen kann, und wobei die Größen (-)[, θ'₂, ... ,e'_m durch die Beziehung

cos 26»; + cos 2Θ'₂ + ■■■ + cos 2(-)'_m = 0

bestimmt sind.

5. Mikrowellenverstärker nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei gerader Stufenzahl η von mindestens dem Wert vier die elektrischen längen der Leitungen im wesentlichen durch eine Reihe der Form

θα, B₀ + Öi, 0„ + «i »ο + β* »ο + ·τ- «i.

io bestimmt sind, wobei 2m = »1 ist und W₀ eine wählbare elektrische Bezugslänge ist die den Wert Null aufweisen kann, und wobei die Großen h di Bih

, Οι,

fweisen kann,
; durch die Beziehung

erfüllen, wobei η die Anzahl der hintereinandergeschalteten Verstärkerstufen ist.

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

«0, 0o + -T/(« - 1), 0o + 2-V(n - 1),.-..

0_O + (n - 2).i/(n - 1)

25

bestimmt sind, wobei (J₀ eine wählbare elektrische Bezugslänge ist, die den Wert Null aufweisen kann.

3. Mikrowellenverstärker nach Anspruch 1 mit

/1 = 2m + 1 Verstärkerstuien (m ganzzahlig), dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine von m Leitungen der elektrischen Längen 0,, O₂, ..., C-)_m an m Stellen zwischen zwei sufeinar. derfolgenden Stufen und an den anderen ir Stellen Leitungen der elektrischen Längen

cos 20; + cos 20i + · · · + 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

+ c

"= 0

bestimmt 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 vcn Verstärkerstufen, wie sie zur Erzielung einer höheren Gesamtverstärkung 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 Ubertragungsbandes infolge von Wellenreflexionen an den Koppelstellen zwischen den Leitungen und den Verstärkerstufen. Diese Welligkeit wird durch Interferenz zwischen den hin- und zurücklaufenden Wellenzügen hervorgerufen. Sie ist wegen der Verminderung der nutzbaren Clbcrtragungsbandbreite und gegebenenfalls wegen der Beeinträchtigung der Ubertragungscigcnschaften innerhalb des Bandes natürlich unerwünscht.

Andererseits besteht ein steigender Bedarf an vielstufigen Mikrowellenverstärkcrn, vor allem im Hinblick auf ständig zunehmende Bedeutung der integrierten Schaltungen, die große Stufenzahlen auf kleinem Raum ermöglichen und daher vielstufigen Mikrowellenverstärkern weite Anwendungsbereiche erschließen. Die Verminderung der Reflexions- und Interferenzwelligkeit ist daher von großer Bedeutung. Sie bereitet jedoch bei größeren Bandbreiten erhebliche Schwierigkeiten, weil eine reflexionsfreie Anpassung im allgemeinen aufwendige Justierarbeiten erforderlich macht, die insbesondere bei integrierten Schaltungen auf Schwierigkeiten stößt.

I 9Oi

15

Zur Überwindung 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 Gabel-•chaltungen angegeben. Da für jede Stufe zwei Gabelachaltungen erforderlich sind, ist der Schaltungsaufwand unerwünscht hoch. Gleiches gilt überdies wegen der doppelten Verstärkeranordnung je Stufe auch Tür den Leistungsbedarf des Verstärkers. 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 Ubertragungsvcrluste und aufwendige Schaltungsmitte! für die selektive Auskoppelung und Dämpfung der störenden VVellenzüge 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 his 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 7·τ 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.

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

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung eines mehrstufigen Mikrowelienverstärkers 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 O₁, O₂, ...,«„_, der die Verstärkerstufen verbindenden Leitungen die Beziehung

e '^:% e ^J2"'+ · - · + e ^ilH- ^ 0

erfüllen, wobei π die Anzahl der hmtereinandergeschaiteten Verstärkerstufen ist.

Die Erfindung wird nun an Hand von A jsführunysbcispielen erläutert.

F> g. 1 bis 4 zeigen Blockschaltbilder zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung;

F i g. 5 bis 9 zeigen Ausfuhrungsformen 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 Ii in Reihenschaltung. Indem die Streuungsmatrix, im folgenden kurz S-Matrix genannt, jedes Einheitsverstärkers als S_n(n\, S₂₂(O, S_l2(n)geschrieben wird, läßt sich die Gesamtverstärkung durch die folgende Gleichung ausdrücken:

S,,(l)S-,,(2).. ..,S₂₁(H)

I/i- I -S₂₂(I)S₁₁(I)-S₂₂(I)S₁₁P)-... -S₂₂(H- I)S₁₁(Ii).

wobei in Gleichung (2) Ausdrücke oberhalb der vierten Potenz von S^n) wegen ihrer Kleinheil vernachlässigt sind. Selbst wenn die Verstärkungsfrequenzkennlinie jedes einzelnen Einheitsverstärkers gerade ist, ergeben sich in der Frequenzkennlinie Tür die Gesamtverstärkung G Wclligkeiten, weil sich der JP 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_tl(n), S₂₂ (") endlich sind.

Wie in F i g. 2 dargestellt, sind gemäß der Erfindung zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Einheitsverstärkern Leitungen mit den elektrischen Längen "ι·<?2, ···,»„-! eingeRigt.

Für den in F i g. 2 dargestellten Verstärker sind die Gleichungen (1) und (2) wie folgt zu schreiben:

G =
mit

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

Ih-I

- S₂₂S_n(C ^ilH'+

-In

- S₂₂(I)S₁₁ (2)e ">²"' -S₂₂(2)S_n(3)c
-S₂₂(H- I)S₁₁(H)C '-"" ' .

12 (i

(4)

In dieser Gleichung (5) sind die Ausdrücke oberhalb der vierten Potenz von S₁^ vernachlässigt, weil .^cic sehr k'.cin sind.

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

erfüllt ist, dann verschwindet der Ausdruck S₂₂Sn und der Wert von I π in Gleichung (5) ist

In - 1.

Dies bedeutet, daß der Einfluß der reflektierten Wellen auf die Eingangs- und Ausgangsgesamtkennlinie stark vermindert ist und eine gerade üesamtverstärkungskennlinie erreicht ist. Wenn man die

Werte für ft»,, H₂ «,,_, so wählt, daß sie die

Gleichung (6) erfüllen, so erhält man also eine Gesamtvcrstärkungskcnnlinie ohne Welligkcit.

Nunmehr werden einige Ausführungsbeispicle mit verschiedenen Werten Tür W₁, H₂. ■ ■ ·, ^w _B-i erläutert.

Ausführungsform I

Bei dieser Ausführungsform liegen, wie aus F i g. 2 hervorgeht, zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einheitsverstärkern jeweils Leitungen mit den elektrischen

i L id bi i

Längen <9,, θ₂,
i

Die Längen sind bei einer d d dh

Frequenz in oder nahe der Mitte des Bandes durch die folgenden Gleichungen gegeben:

IO Reihenschaltung hervorgerufene Welligkeit der Verstärkung ist durch die eingefügten Leitungen 51 und 52 vermindert, so daß eine gerade Gesamtfrequenzkennlinie vorhanden ist.

Ausführungsform II

Bei dieser Ausführungsform ist π gleich (2 m + 1). Wie in F i g. 3 dargestellt, sind zwischen die einzelnen Einheitsverstärker Leitungen der elektrischen Längen <->u ⁽->i »«, ««,+ι. · ■ ·, »2m eingefügt Die elektrischen Längen erfüllen bei einer Frequenz in oder nahe der Mitte des Bandes die folgenden Gleichungen:

_l5

Wenn die Wellenlänge auf den Leitungen ).₉ beträgt, dann haben die Leitungen folgende Längen:

W₀ 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:

'^2H;

In^I -S₁₁ S₁₂(C-'"* +c-""' +■■■ +c-""·')
= 1 - S₁₁ S₂₂c"'^2<% (1 + e~' „²Λ + e~'²-„²-\ ■ ■ ■

Hn 2)

Beträgt die Wellenlänge auf den Leitungen /.,,. so i'-iid die Längen der Leitungen wie folgt gegeben:

Die Gleichung (6) ist also erfüllt. Da der Ausdruck S_nS₂₁, dessen absoluter Wert von denjenigen der Ausdrücke in In der größte ist. eliminiert ist, nähert sich In dem Werte !, so daß die Welligkeit der Gesamtverstärkungskennlinie über der Frequenz sehr klein wird. Dann ist die Reihenfolge der Ei"-fügungslängen /,,/₂,/₃, ..../„_, zwischen den Verstärkern beliebig.

An Hand 4er 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 IO 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 Bundleitwert. 15 und 16 sind Kurzschlußkapazitäten für Hochfrequenz, 17 ist ein Blockkondensator für Gleichstrom. Die Kennlinien der Einheitsverstärker 20,30 und 40 stimmen mit derjenigen des Verstärkers 10 überein. Zwischen den Verstärkern eingefügte Leitungen 51 und 52 haben eine Länge von einem Sechstel bzw. einem Drittel der mittleren Wellenlänge. Bei dieser Ausführungsform sind W₀ (oder I₀) Null. Die benutzten Einzelverstärker haben eine flache Frequenzkennlinie. Die durch ihre '2+ |(2p₂-l)

In diesem Falle sind Pi.p₂. .., p₃ eins oder höhere ganze Zahlen. Um die Frequenzkennlinie günstig zu gestalten, sollten sie eins sein. Die Werte von <9,. O₂. .... S_n oder I₁-I₂, ..., \_m können beliebig gewählt sein und auch Null betragen. Wenn die Kennlinien aller Verstärker einander gleichen, so schreibt sich In der Gleichung (4) wie folgt:

l(2m + I) = 1 - S_nS₂₂(e-'^:H'+ e '²*-'+ ■■■ + e '^:Ή

Setzt man die Gleichungen (7) in die Gleichung (8) ein, so wird der Wert von 1(2m + 1) zu 1. Die Gleichungen (7) erfüllen also die Gleichung (6), und da der Ausdruck S_n S₂₂. dessen absoluter Wert antei denjenigen in 1(2m + 1) der größte ist, elimrnieri is-t nähert sich I (2 m + 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 ö,, S₂ B_m beliebig

zu wählen, ist es möglich, die Änderung von μ (2 m + 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 /, und f_m+I, I₂ und L_{4+ 2},... und I_n und I_2n, einzufügen.

F i g. 6 zeigt einen fünfstufigen Mikrowellentransistorverstärker nach der Erfindung. Die Teile 10 bis Yl entsprechen den ebenso bezeichneten Teilen in dei 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

Leitungen zwischen der 1. und 2. bzw. 3. und 4. Stufe Ihre Längen J₁ und I₂ sind beliebig gewählt. 63 und 64 sind Leitungen zwischen der 2. und 3. bzw. 4. und 5. Stufe. Ihre Längen betragen

Die Gleichung (12) ist erfüllt, wenn O₁', W₂ und W₃
folgende Werte annehmen:

/ι +

und

Dabei ist L· die Wellenlänge aui 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 Welhgkeit der Gesamtverstärkungskennlinie ist bei diesem Verstärker durch die Einfügung der Leitungen 61, 6Z ω und 64 derart vermindert, daß eine flache Kennlinie der Gesamtverstärkung vorhanden ist.

Ausführungsform IH

2 H₂ = cos ¹M - cos --Λ = 1,536

(13)

Die Werte für B₁, θ₂ B_1n ergeben sich aus den

Gleichungen (13) und (9) wie folgt:

- 24

Bei dieser Ausführungsform ist η gl«^ch <²™ +¹J. Die wie bei F i g. 3 zwischen die einzelnen Verstarker eingefügten Leitungen haben die eic:««*« J^g 0„ O₂, .., e_2m. Diese Längen erfüllen die folgenden Gleichungen:

Θ, - B₀ + B[, B₂ = B₀ + W₁, .. -,B_m = »o +

. cos

23

I-co.

= 0,768

,_ ^COS--(l- cos ^) = 2,373

'm + 2

β.« = B₀ + π - β,', β

β;, β' ..., θ' sollen bei einer in oder nahe der Mitte des Verstärkungsbandes gelegenen Frequenz, die folgende Gleichung erfüllen [B₀ .st ein gewünschter Wert):

cos 26»; +cos 2 W₂ + ··· +cos 2»; = O. (10) Da die Kennlinien der einzelnen Einheitsverstärker einander gleichen, kann die Gleichung (4) wie folgt umgeformt werden:

(9) 30 _Η _ * (14)

H₀ ist in diesem Falle Null.

Wenn die Wellenlänge auf den Leitungen )._q
beträgt, so sind die Längen der Leitungen wie folgt gegeben:

40

23

-J V¹J Λ

2,373
-2 "■ ^V

45

Durch Einsetzung der Gleichungen (9) in die Gleichung (11) erhält man l(2m + D wie folgt.

/l(2.m+ I)= 1 - S_nS₂₂

Da die Bedingungen der OWd»«« O^ Frequenz in oder nahe der Mitte des Bandes sind, gilt bei einer solchen Frequenz ,l(2m + 1) = !-

Die Gleichung (6) ist also ι
der am Eingang und Ausgang _,---kers reflektierten Wellen auf die ^^^T^^hc kennlinie ist stark herabgesetzt, so daß eine Cksamtverstärkungskenntoie erzielt ist ^

Nun sei ein siebenstufiger Ventorkerna findung betrachtet. In diesem Falle Kann u chung (10) wie folgt geschrieben werden.

= 0. (12) In Fig. 7 ist eine Ausführungsform für
siebenstufigen Mikrowellentransistorverstärker 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 φ 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 J₁, J₂,1₃,1₄., J₅ und ^ haben. Die Werte von J₁, J₂ J₆ sind durch die Gleise chungen (15) gegeben. Das Signal wird an das Verbindungsglied 8 angelegt und nach der Verstärkung von dem Verbindungsglied 9 abgenommen. Die durch ciie Hintereinanderschaltung von Einheitsverstärkern mit flacher Verstärkungsfrequenzkennlinie erzeugte 6ο Welligkeit ist aus den oben dargelegten Gründen stark vermindert, so daß die Gesamtkennlinie des Verstärkers flach ist

Ausfühnmgsform IV

Bei dieser Ausruhrungsform ist n gleich 2 m. Wie in F i g- 4 dargestellt, sind zwischen die Einheitsverstärker Leitungen eingefügt, die die elektrischen Längen B₁, B₁ B_lm ι haben. Es sei nun angenommen.

ίο

daß die Werte von ff,, B₁, ..., ff_2m_, durch die folgende Gleichung erfüllen (ff₀ ist ein gewünschter

id W d lih Nll)

folgenden Gleichungen gegeben sind:
Oi = «o, »a = «o + «i.

g
Wert oder gleich Null):

e₃ = θ

»m + 2 = »ο

Λ - »3 ■ · ·

cos 2ff₂ + cos 2ff^ + · · ■ + cos 2(-)'_m = - y. (17)

Da die Kennlinien der einzelnen Verstärker untereinander gleich sind, kann die Gleichung (4) wie folgt umgeformt werden:

ίο ,12m a 1 - S„S₂₂(e ^M '+ e '"'V ■■· + e '" -" '). (18)

2m-l = &0

Dabei mögen ff₂, ff₃, ...,«ή bei einer Frequenz Durch Einsetzung der Gleichungen (16) in die

in oder nahe der Mitte des Verstärkungsbandes die Gleichung (18) erhält man 12m zu:

Mm-X-S_nS₂₂Q

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

.12,71 =: 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:

cos2ff₂ +cos2«i = —■-

(20)

Werte für W₂' und M-J, die die Gleichung (20) erfüllen, sind folgende:

ff' = ff'=-cos ¹^-H = 0,912. (21)

Fig. 8 zeigt einen sechsstufigen Mikrowellentransistorverstärker dieser Ausführungsform. Die Tei-Ie 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 mit gleicher Kennlinie, wie sie der Vcrstärker 10 aufweist. Die Verstärker 10 und 20 sind unmittelbar miteinander verbunden (/, = 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, I₃, /₄ und /₅ eingefügt. Die Werte von Z₂, /₃,i₄undf₅ sind durch die Gleichungen (23) gegeben. Auch dieser Verstärker weist eine gerade Kennlinie der Gesamtverstärkung auf.

35 Ausführungsform V

Bei dieser Ausführungsform sind zwischen die Einheitsverstärker Leitungen eingefügt, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist. Sie haben die elektrischen Längen ff,, G₁, ..., ff„_,. Die Längen sind so gewählt, daß sie bei einer Frequenz in oder nahe der Mitte des Verstärkungsbandes die folgenden Gleichungen erfüllen:

Aus den Gleichungen (21) und (16) ergeben sich die Werte für ff,, ff₂.

ff₅ wie folgt:

■+··■ + e ^i:h'= 0

₊ e ^i:"- ·=0

1 / 1\

B₃ = - cos"¹ ( - 7) =? 0,

0,912

(22)

ff₄ = «, =

- lcos

= 2,229

Die Gleichung (6) ist also erfüllt, und der Wert fü /In in Gleichung (5) ergibt sich zu:

0_O ist in diesem Falle zu Null gewählt.

Beträgt die Wellenlänge auf den Leitungen /.
sind die Längen der !Li dh f

Gleichungen gegeben:

I₁ =0

^l2 ~ *3 ~ 1 _

Dies bedeutet, daß die Wirkung der am Einganj und Ausgang der Einheitsverstärker reflektierten WeI so len auf die Gesamtverstärkungskennlinie stark ver

!Leitungen durch folgende mindert ist, so daß eine gerade Gesamtverstärkungs

kennlinie vorliegt.

Nun sei als Beispiel für diese Ausführungsform eil sechsstufiger Verstärker betrachtet Setzt man in dei Gleichungen (24) ic = 2, so ergibt sich

C3)

e ^/2H>+ e

e '^2f\= 0.

1 9Oi

Bedeutet /_β eine Wellenlänge auf der Leitung bei einer Frequenz in oder nahe der Mitte des Verstärkungsbandes, so kann man die elektrischen Längen Ι* '21 '3« U ^und '5 wie folgt angeben:

Bei einer solchen Frequenz können M₁ bis W₅ wie folgt ausgedrückt werden:

20, =0, 2(-)₂ = *

2 V

₃ = 0, 2 M₄. = ? .τ, 2 H₅ = ⁴^

'⁵

Man ei kennt, 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 (/, = 0,1₃ = 0).

Zwischen die Verstärker 20 und 30,40 und 50 sowie 50 und 60 sind Leitungen 91, 92 und 93 der Längen J , '* und '* eingefügt. k_g 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 (1)

1 9Oi 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 O₁, θ₂, ..., 0„_, der die Verstärkerstufen verbindenden Leitungen die Beziehung