Проектирование радиопередающих устройств с угловой модуляцией, страница 4

Если , в [2, 5, 8] рекомендуется использовать простейшие Г-,  Т-, П- цепочки. Схемы этих цепей и методика  их расчета изложены  в § 3.6, 4.2 [5].  На рис. 1.4 показан пример использования  ПК1 с трансформирующей  Т-цепочкой. В ее состав входят емкости С1, С2 и индуктивность L1.

Рис.1.4. Схема межкаскадного согласования с помощью трансформирующей Т-цепи

При   целесообразнее применять более широкополосные согласующие цепи, например цепи, выполненные на основе понижающего ФНЧ-трансформатора. Понижающий ФНЧ–трансформатор - это последовательное соединение нескольких Г-цепочек CL-типа  (рис. 1.5).

Рис.1.5. Схема межкаскадного согласования с помощью двухзвенного понижающего ФНЧ-трансформатора

Многозвенные ФНЧ–трансформаторы, кроме задачи трансформации, успешно решают задачу фильтрации. Степень подавления высших гармоник, которую они могут обеспечить, достигает (30-40) дБ. Этого вполне достаточно для большинства промежуточных каскадов, использующих как линейные, так и нелинейные классы работы АЭ. Методика расчета ФНЧ–трансформаторов изложена в [5, § 4.3].

15. Рассчитываются ориентировочный коэффициент усиления по мощности АЭ ПК1  и мощность, требуемая для возбуждения ПК1.

Расчет коэффициента усиления по мощности  ПК1 выполняется по методике, изложенной  ранее в п.10.

Следует только учесть, что при выборе нелинейного класса «АВ» функцию  надо рассчитать для угла отсечки , а при выборе класса «А» - принять равной единице. Требуемая для возбуждения ПК1 мощность определяется соотношением

.

16. Рассчитывается число каскадов ВЧ тракта передатчика, предшествующего ПК1.

 В целях унификации возбудители передатчиков проектируются на уровень сигнала на  выходе из расчета (0,5…1) В  при сопротивлении нагрузки 50 Ом. Это соответствует мощности сигнала  возбудителя = (2,5…10) мВт. Принимая во внимание сложность идеального согласования выхода возбудителя с последующим ВЧ трактом, целесообразно  принять равной 2,5 мВт.  Следовательно, коэффициент усиления по мощности всех каскадов ВЧ тракта должен быть не менее

.

17. Выбор класса  и режима работы каскадов ВЧ тракта предварительного усиления.

Поскольку мощность возбуждения ПК1 на два и более порядков меньше мощности передатчика, то во всех дополнительных каскадах предварительного усиления целесообразно выбирать линейный класс работы, т.е.  класс «А», а режим работы - недонапряженный (в пределах линейного участка проходной характеристики). Электронный КПД таких усилителей невелик. У наиболее мощных он не превышает (20…25) %, а у маломощных – 10 %.  Однако из-за малого энергопотребления таких усилителей их влияние на снижение промышленного КПД передатчика незначительно.

18. Выбор схемы построения  каскадов предварительного усиления.

Цепь согласования последнего наиболее мощного каскада ВЧ тракта может быть выполнена аналогично ЦС ПК1. Нагрузкой  цепи является входное сопротивление транзистора ПК1. Коэффициент полезного действия такой ЦС можно принять равным

.

Рис. 1.6. Схема резистивного усилителя

Однако чаще маломощные промежуточные каскады выполняются по схеме усилителей с резистивной нагрузкой (рис. 1.6). Такие усилители не содержат трансформирующих цепей. Нагрузкой по коллекторной цепи  в таких каскадах являются коллекторный резистор   и входное сопротивление последующего каскада. Влиянием делителя R4, R5 в первом приближении можно пренебречь. Достоинством резистивных усилителей являются простота схемной реализации и большая широкополосность. При необходимости ширину рабочей полосы можно увеличить с помощью цепей коррекции. Недостатками резистивных усилителей следует считать относительно малый коэффициент усиления по мощности и низкий электронный КПД. Коэффициент усиления по мощности таких усилителей можно оценить по формуле

,  .

В приведенном соотношении  коэффициент 0,5  учитывает потери мощности на резисторе ,  - активные составляющие входного сопротивления транзисторов VT(i) и VT(i+1). Отношение, как правило, меньше единицы. Поэтому оценочная формула для   резистивного усилителя принимает вид

.

Количество каскадов ВЧ тракта усиления находится из соотношения

и  округляется до большего целого числа.

Электронный КПД резистивных усилителей мал. Для приблизительной оценки промышленного КПД передатчика его можно выбирать из соотношения

.

Кроме транзисторов в маломощной части ВЧ тракта передатчика могут использоваться операционные усилители. Последние годы их номенклатура и частотный потолок значительно возросли. В справочниках приводится обширный материал по операционным усилителям.

Замечание 1. Пожелания в п. 18 носят рекомендательный характер. В каждом конкретном случае разработчик может принимать свое решение, обосновывая его какими-то соображениями. Такими соображениями могут быть, например, уменьшение числа каскадов усиления за счет лучшего согласования, нежелание занижать промышленный КПД передатчика,  трудность реализации класса «А» с  требуемой линейностью  и другие.

Замечание 2.  Иногда промежуточные каскады усиления ставят в режим умножения частоты. Такое техническое решение позволяет снизить частоту возбудителя, повысить устойчивость работы передатчика за счет разноса по частоте отдельных каскадов ВЧ тракта. Однако  умножители частоты целесообразнее использовать при работе передатчиков на фиксированных частотах. При работе умножителя частоты в диапазоне частот возникают существенные трудности  построения их цепей согласования с требуемой степенью подавления нерабочих гармоник и, прежде всего, наиболее сильной первой гармоники. При недостаточной степени подавления первой гармоники в каждом последующем  каскаде умножения частоты и в мощных каскадах усиления возникают биения, обусловленные нелинейным режимом работы этих устройств. В результате в излучении передатчика появляются так называемые субгармонические составляющие, размещающиеся на частотной оси как ниже, так и выше основной рабочей частоты. Борьба с этим видом побочных составляющих передатчика в тракте усиления практически невозможна. Кроме того, коэффициенты усиления по мощности умножителей частоты значительно меньше, чем в режиме усиления. Это приводит к увеличению числа каскадов в ВЧ тракте. Все сказанное сдерживает использование умножителей частоты в блоке предварительного усиления.