При выборе СВЧ-транзистора ориентируются на три основных параметра — максимальную мощность рассеяния, коэффициент шума и коэффициент усиления. Выбор транзистора по первым двум параметрам обычно не вызывает трудностей. Коэффициент усиления СВЧ-транзисторов указывается на фиксированной частоте, при конкретном режиме по постоянному току и при оговоренных условиях согласования, т.е. слабо отражает их усилительные свойства в требуемых режимах работы. Это вызвано тем, что СВЧ-транэистор в очень широком диапазоне частот является потенциально неустойчивым прибором. Иными словами, для него невозможен режим двустороннего согласования, при котором реализуется максимальный коэффициент усиления транзистора.
В силу этого ориентируются на более "родной" справочный параметр — предельную частоту усиления транзистора в схеме с общим эмиттером -
fт.
Данный параметр хорошо отражает усилительные свойства транзистора в любом из режимов его работы, но, к сожалению, также приводится только при конкретных режимах транзистора.
Рис.1.
Предлагаю точный и удобный способ измерения этого параметра.
Для измерения fт достаточно включить выбранный транзистор по схеме с общим коллектором в нужный режим работы по постоянному току и измерить коэффициенты передачи в прямом (Кn) и обратном (Ко) направлениях на высокой частоте fи (например, 300 МГц) в однородном тракте передачи с любым характеристическим сопротивлением (например, 75 или 50 Ом).
Через измеренные значения Кn и Ko вычисляют предельную частоту fт по формуле:
fт = fи Ö
Kn/Ko = fи ·
Kms, (1)
где Kms — усилительный потенциал или максимальный коэффициент устойчивого усиления.
Если К
n и Кo измерены в децибелах, то и величина Kms будет выражена в децибелах:
К
ms = Kn - Ko / 2 (дБ) (2)
Не вдаваясь в математические доказательства, можно утверждать, что рекомендуемый способ измерения предельной частоты в сравнении с известными способами (а их немного) обладает следующими достоинствами:
- простотой и доступностью измерений. Можно использовать любое простейшее измерительное оборудование (например, измеритель амплитудно-частотных характеристик Х1-42, Р4-11 и ему подобное);
- высокой точностью, измерения частоты fт. Погрешность определения частоты fт. в самом наихудшем случае не превышает погрешности используемого измерительного прибора;
- устойчивостью проводимых измерений. В общем случае транзистор с целью повышения устойчивости может быть дополнен резисторами с произвольной величиной сопротивления, включаемыми параллельно или последовательно входным (база-коллектор) или выходным (эмиттер-коллектор) зажимам транзистора. Изменяются только значения прямого (К
n) и обратного (Кo) коэффициентов передачи, а их отношение (1) или разность (2) остаются неизменными. Следовательно, неизменной останется и искомая величина fт;
- отсутствием влияния индуктивностей выводов транзистора и его паразитных емкостей на результат измерения частоты fт.
Например. Требуется измерить предельную частоту усиления транзистора BFP81 (ф.Siemens) при Uкэ = 3В и Iэ = 5 мА.
Включаем проверяемый транзистор по схеме с общим коллектором при
Uкэ = ЗВ и Iэ = 5 мА совместно с последовательно включенным резистором Rдоп = 36 Ом (рис.1а) и измеряем прямой коэффициент передачи на частоте fи = 500 МГц, используя прибор Х1-42. Получаем Кт = 2,6 дБ.
Рис.2.
2. Меняем местами входные и выходные зажимы тестовой платы (рис.1б) т.е. "опрокидываем" ее, и измеряем теперь обратный коэффициент передачи: Ко = -15,8 дБ.
По формулам (1) и (2) вычисляем предельную частоту усиления fт:
