Передатчики производственной связи, страница 2

Примем коэффициент производственного запаса равным 1.1.

Коэффициент, учитывающий вид модуляции примем равный единице, так как используем частотную модуляцию[1].

Рассчитаем среднюю частоту рабочего диапазона:

Такую мощность на средней частоте рабочего диапазона может отдавать транзистор КТ909А, выходная мощность которого в типовом режиме 24 Вт, граничная частота 650 МГц и коэффициент усиления по мощности 2,4 на частоте 500 МГц, питание коллекторной цепи 28 В. Данные взяты из [2].

Оценим коэффициент усиления по мощности на средней частоте рабочего диапазона:

Коэффициент усиления должен быть в приделах 20 – 30[1]. Так как получили большой коэффициент усиления, понижаем рабочее напряжение питания коллектора, до одного из номинальных значений.

, 

Рассчитаем  мощность первого предвыходного каскада на средней частоте:

Примем КПД согласующей цепи по рекомендации [2]:  

Такую мощность на данной частоте может отдавать транзистор КТ901А, выходная мощность которого в типовом режиме 3.2 Вт, граничная частота

500 МГц и коэффициент усиления по мощности 3.2 на частоте 400 МГц, питание коллекторной цепи 28 В. Данные взяты из [2].

Оценим коэффициент усиления по мощности на средней частоте рабочего диапазона для предвыходного каскада:

Коэффициент усиления должен быть в приделах 20 – 30[1]. Так как    получили большой коэффициент усиления, понижаем рабочее напряжение    питания коллектора, до одного из номинальных значений.

, 

Рассчитаем необходимую мощность на входе предвыходного каскада на средней частоте:

Примем КПД согласующей цепи по рекомендации [2]:

Такая мощность будет обеспечена возбудителем, определяющим рабочую частоту передатчика[1].

Изобразим структурную схему передатчика:

Рис. 1. Структурная схема передатчика

3. Расчет режима выходного каскада

Для расчёта выбираем выходной каскад, активный элемент которого - транзистор КТ909 А.         

Будем использовать схему с ОЭ (Рис. 2.).

Рис. 2. Схема выходного каскада.

Справочные данные на транзистор КТ909А:

Методику и порядок расчёта транзисторного усилителя мощности возьмём    из [2].

Приступаем к расчётам:

1) Сопротивление потерь коллектора в параллельном эквиваленте:

, где

 - средняя циклическая частота.

2) Коэффициент использования коллекторного напряжения в граничном режиме:

3) Напряжение и первая гармоника тока нагрузки, приведенные к эквивалентному генератору(ЭГ):

4) Полезная нагрузка и полное сопротивление, приведенные к ЭГ:

5) Амплитуда первой гармоники тока ЭГ:

6) Крутизна по переходу:

7) Сопротивление рекомбинации:

8) Крутизна статической характеристики коллекторного тока: 

9) Коэффициенты А и В:

10) Коэффициент разложения:

Для расчётов нам необходимо напряжение отсечки, примем его равным       0.7 В, так как для кремниевых транзисторов оно варьируется в пределах 0.6-0.9В, напряжение смещения примем равным 0.7:

11) Из приложения 1 в [2] для полученного  находим:

;        ;      

12) Амплитуда тока базы:

13) Модуль коэффициента усиления по току, приведенный к ЭГ:

14) Пиковое обратное напряжение на эмиттере:

Пиковое обратное напряжение не превышает допустимого значения

.

15) Составляющие входного сопротивления транзистора первой гармонике тока:

16) Коэффициент усиления по мощности:

17)  Постоянная составляющая коллекторного тока:

18) Мощность, потребляемая от источника питания:

19)  КПД коллектора:

20) Входная мощность:

21) Рассеиваемая мощность: 

Мощность, рассеиваемая транзистора не должна превышать допустимую мощность рассеивания[2], рассчитаем максимальную мощность при температуре корпуса  град:

     -     Условие выполняется.

22) Составляющие сопротивления нагрузки, приведенные к внешнему   выводу коллектора в параллельном эквиваленте:

Сопротивление Хн получили положительное, поэтому реализуем его  в виде катушки индуктивности, включенной в коллекторную цепь транзистора:

4. Расчет согласующих цепей

4.1 Расчёт выходной  цепи согласования:

В качестве согласующей цепи выберем П - цепочку поскольку в такой цепи лучшая фильтрация высших гармоник коллекторного тока транзистора в силу ёмкостной связи АЭ с контуром, это свойство очень важно при согласовании с антенной.

Сопротивление нагрузки коллекторной цепи транзистора обозначим как   , а сопротивление антенны  , в результате мы получаем схему:

Рис.3: Согласующая П-цепь.

Примем что сопротивление антенны ;

Методику расчёта возьмём из [1], выберем второй подход к расчёту:

Примем, что преобразованные сопротивления   и   равны некоторому опорному сопротивлению. Оно выбирается из условий:     ,  ;