Авиационное радиосвязное оборудование (синтез радиопередающего устройства для авиационного радиосвязного оборудования)

необходимо использовать методику расчета мощного усилительного каскада. Она основана на переходе от модели транзистора по высокой частоте (ВЧ) к эквивалентной схеме усилителя ОЭ для токов и напряжений первой гармоники. Расчет режима работы выходного каскада произведем в соответствии с методикой, изложенной в [4].

1. Сопротивление потерь коллектора в параллельном эквиваленте (при r`_к≈1Ом – сопротивление потерь коллектора):

2.  Граничная крутизна:

Тогда коэффициент использования коллектора по напряжению в граничном режиме:

3. Напряжение и первая гармоника тока нагрузки:

;

.

4.  Полезная нагрузка и полное сопротивление:

;

5.   Амплитуда первой гармоники тока:

.

6.  Крутизна по переходу:

.

7.  Сопротивление рекомбинации:

.

8.  Активная составляющая емкости коллекторного перехода:

9.   Сопротивление потерь в базе:

НГТУ.430431.051 ПЗ

Лист

8

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

10.   Статическая крутизна базового тока:

11.   Статическая крутизна коллекторного тока:

12.   Значения коэффициентов А и В:

13.  Напряжение сдвига  для кремниевых транзисторов берут обычно 0.6…0.9:

14.    Коэффициент разложения

14.  Определение g₁ и cos(θ). Из приложения 1 [3] для полученного  находим,

15.   Амплитуда тока базы:

15.  Модуль коэффициента усиления по току:

16.  Пиковое значение напряжения на эмиттере:

Мы убедились, что  не ниже.

17.   Составляющие входного сопротивления транзистора первой гармонике тока:

НГТУ.430431.051 ПЗ

Лист

9

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

17.  Коэффициент усиления по мощности:

Мы получили коэффициент усиления по мощности меньше оценочного

18.  Постоянная составляющая коллекторного тока, мощность, потребляемая от источника питания, КПД коллектора.

19.  Входная мощность, рассеяния мощность:

16. Составляющие сопротивления нагрузки, приведенные к внешнему выводу коллектора в параллельном эквиваленте:

НГТУ.430431.051 ПЗ

Лист

10

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

20.  Определим допустимую мощность рассеяния при данной температуре корпуса транзистора:

21.  Проверим условие: , условие не выполняется, соответственно необходимо рассчитать радиатор по [4 с. 304] :

Температурой среды является внутренняя температура корпуса, приблизительно равная температуре радиатора. Тогда выберем с запасом , .

Сопротивление радиатора:

Тогда для ребристого радиатора по графику на стр.304 выберем объем и площадь радиатора:

, и . Найдем высоту радиатора: .

На данном этапе расчет выходного и предвыходного каскадов можно считать законченным.

НГТУ.430431.051 ПЗ

Лист

11

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Расчёт элементов входной и выходной цепей согласования и цепей питания по постоянному и переменному токам

Расчет цепей согласования.

Межкаскадные цепи согласования обеспечивают трансформацию выходного сопротивления последующего каскада в оптимальное сопротивление нагрузки предыдущего каскада. На выходе оконечного каскада цепь согласования преобразует сопротивление антенны в оптимальное сопротивление нагрузки транзистора. Помимо заданной трансформации сопротивлений цепи согласования должны обеспечивать заданные амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики в полосе частот, соответствующей передаваемому сигналу и нормам на допустимые искажения; отфильтровывать высшие гармоники так, чтобы мощность любой из них, выделяющаяся в нагрузке – на входе следующего каскада или в антенне оконечного каскада – не превышала допустимой величины.

Для согласования выходного каскада с антенной в целях улучшения фильтрации высших гармоник применим П – цепочки [1] – второй подход.

Рис. 3 – а) П образная согласующая цепь; б) ее эквивалент.

Значение сопротивления R_ОЕ=R_Н=R₁=5.365Ом – выходное сопротивление каскада, R_НАГР=R₂=50Ом  – сопротивление антенны, а значение сопротивления Ro, указанного на рисунке 1,б выбираем из условия:

.

Емкостное сопротивление для левой части контура:

Емкостное сопротивление для правой части контура:

Индуктивное сопротивление для всего контура:

Тогда можно и найти реактивные параметры элементов цепи:

, где     

НГТУ.430431.051 ПЗ

Лист

12

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Так как ,  то  и , тогда:

. Значит:

, следовательно,

Находим результирующую емкость:

Зададимся добротностью катушки:

Тогда КПД СЦ1 будет иметь вид:

Коэффициент включения контура со стороны нагрузки:

Добротность нагруженного контура:

Относительная полоса пропускания:

Коэффициент фильтрации для второй гармоники (n=2):

Данный коэффициент фильтрации не удовлетворяю Т.З., значит необходимо ввести дополнительную П-фильтрующую цепь.

Рассчитаем вторую П-образную согласующую цепь, которая будет согласовывать 50 Ом и 50 Ом:

НГТУ.430431.051 ПЗ

Лист

13

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Рис. 4 П-образная согласующая цепь

Возьмем дополнительное сопротивление для согласования:

Рис.5  Вторая П-образная согласующая цепь СЦ1`

Тогда:

Реактивное индуктивное сопротивление для второй согласующей цепи:

Индуктивность второй согласующей цепи:

Емкостные реактивные сопротивления:

Так как , то значения емкостей равно:

Аналогично зададимся добротностью катушки:

НГТУ.430431.051 ПЗ

Лист

14

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Тогда КПД СЦ1` будет иметь вид:

, где  - сопротивление согласующая цепь СЦ1`

Коэффициент включения контура со стороны нагрузки:

Добротность нагруженного контура:

Относительная полоса пропускания:

Коэффициент фильтрации для второй гармоники (n=2):

Теперь найдем суммарный коэффициент фильтрации для всей П-образной согласующей цепи:

Такой коэффициент фильтрации удовлетворяет Техническому Заданию.

Рис.6 Цепь согласования выходного каскада с нагрузкой

Для согласования предвыходного и выходного каскадов применим