PL209592B1 - Ogranicznik mocy sygnału mikrofalowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest ogranicznik mocy sygnału mikrofalowego, wykorzystujący tranzystor polowy ze złączem Schottky'ego i znajdujący zastosowanie we współczesnych profesjonalnych układach nadawczo-odbiorczych.

Powszechnie znane ograniczniki sygnału mikrofalowego to układy zawierające diody, układy

Automatycznej Regulacji Wzmocnienia ARW, wzmacniacze tranzystorowe pracujące w nasyceniu oraz wzmacniacze tranzystorowe z wykorzystaniem efektu przesunięcia punktu pracy.

Znane są ograniczniki z tranzystorami polowymi wykorzystujące konfigurację wspólnego źródła. Napięcie pomiędzy elektrodami dren-źródło tranzystora polowego FET oraz napięcie pomiędzy elektrodami bramka-dren ustalane są za pomocą obwodów polaryzacji oraz zewnętrznych źródeł zasilania. Właściwości ograniczające układu wynikają z efektu kompresji wzmocnienia.

Znane rozwiązania ograniczników mocy z tranzystorem typu FET w układzie wspólnego źródła mają szereg mankamentów, takich jak konieczność użycia zewnętrznego zasilania o ściśle dobranych wartościach napięcia (w przypadku dysponowania standardowymi wartościami napięć), potencjalne ryzyko wzbudzenia układu, konieczność dopasowania wejścia układu, a także brak wystarczająco płaskiej charakterystyki mocy wyjściowej w funkcji mocy wejściowej dla zakresu ograniczania.

Ogranicznik mocy sygnału mikrofalowego według wynalazku wyróżnia się tym, że tranzystor polowy FET ze złączem Schottky'ego pracuje w konfiguracji wspólnej bramki. Do elektrody drenu tranzystora dołączony jest kondensator wyjściowy łączący ogranicznik z obciążeniem wyjściowym, zaś do elektrody źródła dołączony jest obwód typu Π, który wraz ze złączem Schottky'go tworzy układ detektora obwiedni. Wejściowy obwód typu Π zawiera w gałęzi szeregowej kondensator, zaś w gałęziach równoległych rezystor od strony tranzystora polowego i cewkę od strony źródła sygnału wejściowego.

Układ ogranicznika mocy sygnału mikrofalowego nie wymaga polaryzacji, natomiast posiada silniejsze właściwości ograniczające niż układy diodowe. Elektroda bramki tranzystora polowego jest połączona bezpośrednio z masą układu. Wejściowe napięcie bardzo wielkiej częstotliwości stanowi jednocześnie napięcie sterujące złącze bramka-źródło oraz kanał źródło-dren tranzystora. Charakterystyka wartości prądu wyjściowego w funkcji wartości napięcia wejściowego jest niesymetryczna i posiada zakres nasycenia dla dodatnich wartości napięcia. Efekt ten powoduje osiągnięcie zjawiska nasycenia mocy wyjściowej w funkcji mocy wejściowej ogranicznika. Dodatkowo, pojawia się zjawisko detekcji sygnału wejściowego w obwodzie detektora, składającego się z obwodu typu Π oraz złącza Schottky'ego bramka-źródło. Sygnał wejściowy podawany na ogranicznik jest poddawany detekcji i pojawiające się napięcie detekcji przesuwa, korzystnie, punkt pracy tranzystora. Połączenie efektów nasycania charakterystyki prądu wyjściowego i przesunięcie punktu pracy powoduje pojawienie się efektu silnego ograniczania poziomu mocy wyjściowej w funkcji mocy wejściowej.

Wynalazek jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania, na rysunku, który stanowi schemat ideowy ogranicznika mocy sygnału mikrofalowego.

W układzie ogranicznika wejściowe napięcie zmienne U_s odkłada się na dzielniku napięcia zbudowanym z rezystancji generatora Zg i rezystancji obciążenia Zo oraz z rezystancji kanału tranzystora. Napięcie to jest przyłożone jednocześnie do złącza bramka-źródło G-S oraz do kanału tranzystora źródło-dren S-D. Dlatego dla dodatnich wartości napięcia sterującego, złącze tranzystora bramkaźródło G-S jest spolaryzowane zaporowo, co powoduje silne ograniczenie wartości prądu płynącego przez rezystancję obciążenia Zo- Dla ujemnych wartości napięcia sterującego efekt ten nie występuje. W rezultacie, pojawia się jednopołówkowe ograniczenie (obcinanie) przebiegu prądu wyjściowego. Dodatkowo, zmienny przebieg napięcia sterującego jest poddawany detekcji przez obwód detektora amplitudy powstały przez połączenie obwodu typu Π, składającego się z cewki L_s, kondensatora Cg i rezystora R_s ze złączem Schottky'ego bramka-źródło G-S. Wartość rezystora R_s decyduje o stałej czasowej rozładowania kondensatora Cg. Cewka Ls ma wartość indukcyjności na tyle dużą aby stanowić bardzo dużą impedancję dla częstotliwości pracy układu. Uzyskane w wyniku detekcji napięcie jest proporcjonalne do amplitudy napięcia sterującego i polaryzuje ono złącze bramka-źródło G-S w kierunku zaporowym. Efekt ten powoduje dodatkowe ograniczanie wartości amplitudy prądu wyjściowego. W rezultacie, charakterystyka mocy wyjściowej w funkcji mocy wejściowej układu ogranicznika posiada zakres silnego nasycenia.

Claims (1)

1. Ogranicznik mocy sygnału mikrofalowego wykorzystujący tranzystor polowy FET w konfiguracji wspólnego źródła, znamienny tym, że tranzystor polowy FET ze złączem Schottky'ego pracuje w konfiguracji wspólnej bramki (G), przy czym do elektrody drenu (D) tranzystora dołączony jest kondensator wyjściowy (C_WY), łączący ogranicznik z obciążeniem wyjściowym (Z_o), zaś do elektrody źródła (S), dołączony jest wejściowy obwód typu Π, zawierający w szeregowej gałęzi kondensator (C_s), zaś w gałęziach równoległych rezystor (R_s) od strony tranzystora i cewkę (L_s) od strony źródła sygnału wejściowego (U_s).