Рассчитаем необходимую величину добротности второго Г-звена:

Определим реактивное сопротивление:

Возьмем в качестве согласующей СВЧ-цепи П-звено как показано на Рисунок 14, воспользовавшись советами, написанными в пособии [4]. Реактивное параллельное сопротивление с учетом выходного реактивного сопротивления транзистора 2Т919А:

Реактивное последовательное сопротивление:

Реактивное параллельное сопротивление:

Величины индуктивности и емкости:

Рисунок 14 П-образная цепь

К.П.Д. П-звена, где  - активное сопротивление потерь в катушке индуктивности,  - собственная добротность катушки обычно равна 50 ¸ 100. Пусть , тогда:

Расчет цепи питания

Цепь питания должна быть построена таким образом, чтобы не нарушать работы его СВЧ-цепи. Наиболее часто применяется параллельная схема питания (Рисунок 15), обусловленная обычно схемой построения СВЧ-цепи, не позволяющей использовать последовательную систему питания. При параллельной системе питания источник постоянного напряжения подключают к зажимам транзистора через блокировочный дроссель , имеющий большое сопротивление для переменной составляющей тока, с тем чтобы источник не влиял на работу СВЧ-цепи. Так как в практических схемах все же некоторая часть переменного тока будет проходить в цепь питания и, попав в источник напряжения, может создать паразитную связь между отдельными каскадами передатчика, то обычно предусматривают блокирование источника напряжения конденсатором, имеющим малое сопротивление переменному току (конденсатор ). Для исключения прохождения постоянной составляющей тока в нагрузочную цепь в схему включают разделительный конденсатор . Нередко функцию разделительного конденсатора выполняет последовательно включенный конденсатор СВЧ-цепи (Рисунок 17). Выбор величины индуктивности дросселя и блокировочных конденсаторов производят, исходя из требований нормальной работы схемы усилителя и возможности реализации блокировочных элементов [4].

Рисунок 15 Схема параллельной системы питания

Для дальнейшего расчета цепи питания нам потребуется знать  и  ( было определено выше).

Так, предъявляя к блокировочному дросселю (Рисунок 15) требование не оказывать заметного влияния на работу выходной цепи транзистора, выбор величины его индуктивности  можно производить, использую приближенное соотношение, где  - частота:

Исходя из полученного неравенства, возьмем .

Величина блокировочного конденсатора , включенного параллельно источнику питания , должна удовлетворять примерному соотношению:

Исходя из полученного неравенства, возьмем . Соотношение получено из условия, что собственная частота последовательного резонанса цепи ,  будут значительно ниже рабочей частоты транзистора. Верхний предел значений индуктивности  и емкости  в основном ограничивается технологической возможностью.

Для определения примерной величины блокировочного элемента , входящего во входную цепь усилителя, можно воспользоваться соотношением:

,                     

Исходя из полученного неравенства, возьмем .

Величина емкости разделительного конденсатора (если он не является элементом СВЧ-цепи) определяется из условия малого по сравнению с напряжением на сопротивлении  (Рисунок 15) напряжения на конденсаторе при протекании через него тока основной частоты  т.е.

Исходя из полученного неравенства, возьмем .

При проектировании цепей питания следует иметь в виду, что блокировочные дроссели и конденсаторы образуют колебательные системы, нередко приводящие к возникновению в усилителе паразитных колебаний на частоте значительно более низкой, чем рабочая частота. Этому явлению способствует увеличение коэффициента усиления по току транзистора с уменьшением его рабочей частоты. Для предотвращения этих колебаний необходимо снизить добротность блокировочных дросселей, что может быть достигнуто, например, включением последовательно с дросселем небольшого резистора  сопротивлением порядка нескольких Ом, либо изготовлением катушки  из проводника с высоким омическим сопротивлением. Другой способ срыва колебаний на низких частотах – включения последовательно с  конденсаторов  различных номиналов, создающих последовательные резонансы в цепи питания на определенных частотах, существенно ниже рабочей.

Расчет промежуточного каскада усиления мощности

Выбор типа транзистора

Для возбуждения выходного усилителя мощности 2Т919А необходима выходная мощность промежуточного усилителя мощности в размере . К.П.Д согласующей СВЧ-цепи возьмем равным , дальнейший расчет покажет более точное значение. Тогда необходимая мощность на выходе транзистора по первой гармоники будет равна  (Расчет выходного усилителя мощности). Всем этим требованиям в полной мере удовлетворяет транзистор 2Т919В [9].

Таблица 2 Параметры транзистора 2Т919В (ПУМ)

Расчет электронного режима транзистора 2Т919В

Итак, запишем еще раз исходные данные:

-              выходная мощность ПУМа ;

-              К.П.Д. согласующей СВЧ-цепи ;

-              выходная мощность транзистора ;

-              напряжения питания транзистора возьмем равным ;

-              основная рабочая частота ;

-              мощность эквивалентного генератора возьмем равным ;

-              схема включения транзистора ОБ.

Перед расчетом необходимо выяснить выполнение неравенства:

Напряжение  режима:

Амплитуда напряжения и тока первой гармоники эквивалентного генератора:

Пиковое напряжение на коллекторе:

при этом необходимое условие  выполняется.

Параметры транзистора:

С помощью графика  на рис. 4.2 определяем коэффициент разложения . Затем по табл. 3.1 для найденного  определяем значения  и коэффициента формы  [3].

Пиковое обратное напряжение на эмиттере:

при этом необходимое условие  выполняется.

Расчет комплексных амплитуд токов и напряжений на элементах эквивалентной схемы (Рисунок 11). За вектор с нулевой фазой принят ток :

Амплитуда напряжения на нагрузке и входное сопротивление транзистора для первой гармоники тока:

Мощность возбуждения (входной сигнал) и мощность, отдаваемая в нагрузку:

Постоянная составляющая коллекторного тока, мощность, потребляемая от источника питания, электронный КПД соответственно:

Коэффициент усиления по мощности, мощность рассеивания транзистором:

Сопротивление эквивалентной нагрузки на внешних выводах транзистора:

Расчет ВЧ-цепи промежуточного усилителя мощности

Возьмем в качестве согласующей СВЧ-цепи Г-образную цепь, так как она является наиболее простой (Рисунок 16). Г-звено имеет реактивные сопротивления  и  противоположного знака, причем  [4]. При построении схемы Г-цепи предполагается, что сопротивления последовательного и параллельного элементов цепи имеют различный характер. Данное требование обусловлено необходимостью получения на входе и выходе цепи чисто активных сопротивлений.

Рисунок 16 Общая схема Г-образной цепи

Расчет Г-образной цепи между транзисторами 2Т919А и 2Т919В. Зададимся величинами входного и выходного сопротивлений транзистора соответственно. Зная, необходимое сопротивление нагрузки найдем выходное сопротивление транзистора.

Тогда исходя из эквивалентной выходной схемы транзистора 2Т919В (Рисунок 12):

Входное сопротивление транзистора 2Т919А .

Определим необходимую величину добротности [4]:

Рассчитаем реактивное последовательное и параллельное сопротивления:

Возьмем в качестве согласующей СВЧ-цепи Г-звено как показано на Рисунок 17, воспользовавшись советами, написанными в пособии [4]. Определим реактивное последовательное сопротивление Г-звена с учетом входного реактивного сопротивления транзистора 2Т919А:

Рассчитаем реактивное параллельное сопротивление Г-звена с ученом выходного реактивного сопротивления транзистора 2Т919В:

Величины индуктивности и емкости:

Рисунок 17 Г-образная цепь

Расчет Г-образной цепи между входом (50 Ом) транзистором 2Т919В. В качестве согласующей цепи так же возьмем Г-образную цепь. Зададимся величинами входного и выходного сопротивлений транзистора соответственно.

Страницы: 1, 2, 3, 4