173430. lajstromszámú szabadalom • Tranzisztoros szélessávú URH teljesítményerősítő, különösen rádiótelefon adó-vevőkhöz
3 173430 4 A koncentrált elemes megoldások emlitett hátrányos tulajdonságait a szalagvonalas rendszerű körök alkalmazása részben megszünteti, de az URH sávban a kiadódó nagy mechanikai méretek felhasználásukat nem teszik lehetővé. A méretek csökkentésére irányuló törekvések még mindeddig kielégítő eredményre nem vezettek, mivel a méretek csökkentése a szórt paraméterek hatását és a melegedést fokozta és különböző technológiai jellegű problémákat vont maga után. A szalagvonalas rendszerek sávszélessége viszonylag nagy, ami a harmonikuscsillapítás romlása miatt bizonyos határokon túl kedvezőtlennek mondható. Az integrált rendszerű URH teljesítményerősítők megjelenése ezen a területen nagy fejlődést eredményezett. Az ilyen teljesítményerősítők elterjedését a bonyolult gyártástechnológiára visszavezethető magas költségek, és meghatározott műszaki adataik (szélessávúság, korlátozott teljesítmény stb.) a rádiótelefónia területén hátráltatják. Pontosan még nem mérhető fel, de várható, hogy az integrált URH teljesítményerősítők 5-10-éven belül a tranzisztoros teljesítményerősítőket nem fogják kiszorítani. Rádiótelefon rendszereknél nagy sávszélesség alatt egy teljes sáv, például 146-174 MHz átfogását értjük. A korszerű teljesítményerősítők legfontosabb jellemzőinek ezen teljes sávon belül meghatározott tűréshatárokon belül kell lenniük. Előnyös azonban, ha a teljesítményerősítők viselkedése a sávon kívül, különösen pedig a felső frekvencia felett romlik, mivel ez a harmonikusfrekvenciákra nagyobb csillapítást jelent. A koncentrált paraméteres URH teljesítményerősítők jellegzetes áramköri megoldását alkalmazza a dán Storno cég „Stornophone 700” rádiótelefon családja, és ehhez rendszertechnikailag hasonló megoldást alkalmaz a Budapesti Rádiótechnikai Gyár FM 10-164 készüléke is. E megoldások közös hátránya az, hogy az impedanciatranszformátorok reaktanciáit éppen a szórt paraméterek említett hatása miatt nem tudták egy-egy állandó értékű elemből megvalósítani. E helyett a kívánt kapacitást úgy érték el, hogy soros induktív tagot alkalmaztak, amelynek reaktanciája a kapacitáséból levonódott. Ennek következményeként azonban az eredő reaktancia impedanciameredeksége megnőtt, ami a sávszélességet egyértelműen csökkentette. További következmény volt, hogy a pontos beállításhoz trimmer kondenzátorokat kellett alkalmazni, amely viszonylag nagyméretű volt, a rajta átfolyó nagyfrekvenciás áram a mechanikusan elmozduló és az állórészek közötti érintkezést bizonytalanná tette, továbbá az áramkört a felhasználási frekvenciákra pontosan be kellett hangolni. A keskenysávú jelleg visszahatott az áramkör stabilitására is, és azt kedvezőtlenül befolyásolta. A vázolt hátrányok miatt az áramköri tervezés egyik alapvető célkitűzése volt, hogy a földfüggetlen soros kapacitások számát a lehető legkisebbre szorítsa. A szalagvonalas rendszerű URH teljesítményerősítők méretezéséről és szerkezeti kialakításáról részletes ismertetést tartalmaz K. Hupfer: „Streifenleitungen in der VHF und UHF-Technik” című cikke [Internationale Elektronische Rundschau, (1972) 3. szám 65-69. old.], amely szalagvonalas rendszerű rövidített negyedhullámú tápvonalszakaszokat ajánl az impedanciatranszformáció elvégzésére. A fenti tápvonalszakaszok koncentrált paraméterű ekvivalense a jólismert aluláteresztő szűrő, amelyet a koncentrált paraméteres URH teljesítményerősítők impedanciatranszformátoraiban is gyakran alkalmaznak. A cikkben javasolt megoldás a szalagvonalas rendszer vázolt hátrányai (nagy méretek és kedvezőtlen sávonkívüli viselkedés) miatt rádiótelefon adó-vevőkben nem terjedt el. Az áramköri felépítéstől független, de mégis lényeges probléma az ismert megoldásoknál a teljesítménytranzisztorokban keletkező hő elvezetése. A méretek csökkentésének szinte a megfelelő hőelvezetés az egyetlen lényeges akadálya. A teljesítménytranzisztorok hőelvezetést biztosító csapjai megfelelő hővezető tömbökhöz csatlakoznak, és ezeken hűtőbordázat van kiképezve. A tömbök alakja a helykihasználás szempontjából nagyon lényeges, és az ismert megoldásoknál a hűtőrendszer az áramkör elhelyezési lehetőségeit korlátozza. Célunk a találmánnyal olyan tranzisztoros, koncentrált paraméterű URH teljesítményerősítő létrehozása, amely a teljes sávon belül egyöntetű paraméterekkel rendelkezik, sávon kívüli tulajdonságai kedvezőek, és amely állandó értékű elemekből van felépítve, tehát külön beállítást nem igényel, továbbá amely kis mechanikai méretekkel is felépíthető. A találmány alapgondolatát az a felismerés képezi, hogy az impedanciatranszformátorok tervezését a transzformáló tagok sávonkívüli viselkedésének figyelembevételével kell elvégezni, és a szélessávú jelleget a tagok egymást kiegyenlítő tulajdonságaival kell biztosítani. A realizálási problémákat, amelyek az ismert megoldásoknál a tervezés alapját képezték, alá kell vetni a tervezési szempontoknak. A találmány szerinti tranzisztoros szélessávú URH teljesítményerősítő emitter-grid belső felépítésű, szalag vonalas kivezetésű teljesítményerősítő tranzisztorokat tartalmaz, és előírt impedanciájú be- és kimeneti csatlakozásai vannak, a bemeneti csatlakozás és az első tranzisztor bázisköre, a tranzisztorok ki- és bemeneti elektródjai, valamint az utolsó tranzisztor kollektora és a kimeneti csatlakozás között reaktáns elemekből felépített többtagú impedanciatranszformátorok helyezkednek el, és erre a találmány szerint az jellemző, hogy legalább négytagú impedanciatranszformátorai vannak, amelyek a magasabb impedanciájú oldal felől az alacsonyabb impedanciájú oldal felé haladva sorjában keresztirányú induktivitást, soros kapacitást, keresztirányú kapacitást és soros induktivitást tartalmaznak. A találmány egy előnyös kiviteli alalgánál az impedanciatranszformátoroknak a báziskörökhöz csatlakozó alacsonyimpedanciás végei a soros induktivitás után tartalmaznak még egy keresztirányú kapacitást és soros induktivitást, mely utóbbit részben vagy egészben a tranzisztor bázisának belső bemeneti reaktanciája képezi. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
