Устройства генерирования и формирования сигналов в системах подвижной радиосвязи

Следовательно, необходимо выбрать транзистор, с граничной частотой , и минимальной мощностью . Этим требованиям удовлетворяет транзистор 2T920A:

>2 Вт

Eп = 12.8 В

Рассчитаем  на рабочей частоте

Данный коэффициент усиления меньше 30, что необходимо для устойчивой системы.

Произведем расчет входной мощности выходного каскада:

Учтем КПД согласующей цепи между выходным и предвыходным каскадами, примем это КПД равное 70%. Теперь рассчитаем выходную мощность предвыходного каскада:

Зададимся  предвыходного каскада (с учетом входной согласующей цепи) равным 15. Учтем КПД цепи согласования, равный 0.4.

Найдем  активного элемента:

Отсюда найдем Кр1:

С учетом запаса по мощности выберем транзистор, аналогично выбору активного элемента для  выходного каскада:

Данным требованиям удовлетворяет транзистор ГТ920В

Рассчитаем  на рабочей частоте

Произведем расчет входной мощности для предвыходного каскада :

Данное значение укладывается в диапазон 1-10мВт. На этом расчет предвыходных каскадов окончен.

По результатам расчета структурная схема представляет собой два каскада выполненных на транзисторах 2T920A и ГТ920В.

Рис. 2. Структурная схема усилительного тракта радиопередатчика

3. Расчет усилителя мощности

Методика расчёта взята из([1] с.52)

Усилительный каскад строим по схеме «общий эмиттер» поскольку она обеспечивает большее усиление по мощности, чем другие способы построения.

Характеристики транзистора 2T920A

1. Сопротивление потерь коллекторного напряжения в граничном режиме

2. Граничная крутизна:

3. Коэффициент использования коллекторного тока в граничном режиме:

4. Напряжение и первая гармоника тока нагрузки, приведенные к ЭГ:

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

5. Амплитуда первой гармоники тока ЭГ:

1.  Крутизна по переходу:

7. Сопротивление рекомбинации:

8. Крутизна статической характеристики коллекторного тока:

где  – сопротивление потерь материала базы

 – сопротивление потерь материала эмиттера       

9. Расчет коэффициентов A и B:

где  – граничная частота транзистора

10. Расчет коэффициента разложения :

Напряжение отсечки

Напряжение смещения

Данному коэффициенту разложения соответствуют следующие параметры:

угол отсечки  

параметр  [стр. 292, приложение 1, 1]

11. Амплитуда тока базы:

12. Модуль коэффициента усиления по току, приведенный к ЭГ:

13. Пиковое обратное напряжение на эмиттере:

14. Составляющие входного сопротивления транзистора первой гармонике:

15. Коэффициент усиления по мощности:

16. Постоянная составляющая коллекторного тока

17. Мощность, потребляемая от источника питания

18. КПД коллектора:

17. Входная мощность, рассеиваемая мощность:

18. рассеиваемая мощность:

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

Реактивная часть сопротивления получилась положительной. Ее удобнее всего реализовать в виде катушки индуктивности:

4. Расчет цепей базового делителя, блокировочных и разделительных элементов

Рис. 3. Схема выходного каскада

Зададимся оптимальным током делителя:

Рассчитаем ток базы

Сопротивления делителя:

Разделительный конденсатор  служит для развязывания каскадов по постоянному напряжению и току. Для того чтобы легче было настраивать каскады. по постоянному току. Эта емкость выбирается из условий, чтобы падение напряжения переменной составляющей составило не более :

тогда значение емкости, равно

Блокировочный дроссель  служит для предотвращения короткого замыкания по высокой частоте или проникновения высокочастотной составляющей в коллекторную цепь питания. Его индуктивность рассчитывается, исходя из условий:

Выражаем :

Блокировочный конденсатор  служит для шунтирования цепи питания по высокой частоте. Емкость блокировочного конденсатора выбирается из условий:

Выражаем:

5. Расчет согласующих цепей

Расчет согласующих цепей произведем в соответствии с методикой, приведенной в [стр. 63, 1].

Расчет выходной согласующей цепи выходного каскада:

В качестве согласующей цепи выберем П - цепочку поскольку она обладает хорошими фильтрующими свойствами, что ни мало важно при согласовании с антенной.

Если данный фильтр не сможет обеспечить необходимый уровень фильтрации (по техническому заданию уровень побочных излучений передатчика не должен превышать уровня 10 мкВт), то последовательно с П–фильтром придется поставить еще один П–образный фильтр.

 

Рис. 4. Расчет выходной согласующей цепи

 и  – выходное сопротивление и емкость транзистора выходного каскада, пересчитанные в параллельный эквивалент.

 – сопротивление нагрузки.

,  и  – элементы первой согласующей цепи

,  и  – элементы второй согласующей цепи

Для удобства расчета, выберем  – промежуточное сопротивление, включенное между двумя согласующими цепочками

 

1.  Расчет первой  согласующей цепи:

Исходные данные:

тогда

Рассчитаем значения , и  :

Отсюда найдем значения емкостей и индуктивностей:

 

       Учтем выходную индуктивность транзистора:

2. Расчет основных характеристик  согласующей цепи:

Коэффициент полезного действия:

Зададимся добротностью катушки

Нагруженная добротность П-цепи:

Относительная полоса пропускания по уровню :

Коэффициент фильтрации высших гармоник:

Для второй гармоники номер гармоники n = 2.

3. Произведем расчет второй  согласующей цепи:

Рассчитаем  

Определим сопротивления реактивных элементов:

4. Расчет основных характеристик второй  согласующей цепи:

Нахождение КПД:

Нагруженная добротность П-цепи:

Относительная полоса пропускания по уровню :

Коэффициент фильтрации второй гармоники:

Переведем коэффициент фильтрации второй гармоники в дБ:

5. Расчет фильтрующей способности выходной согласующей цепи: