Разработка импульсного передатчика СВЧ-диапазона (мощность – 500 кВт, диапазон рабочих частот – 1200-1400 МГц), страница 3

Расчет электрического режима.

g(q )=0.2;

q =60;

cos(q )=0.5;

a₀(q )=0.22;

a₁(q )=0.39;

P_кв=1 (мВт).

Сопротивление кварцевого резонатора:

R_кв=50 (Ом)

Х_св= R_кв×t                  

Х_св=50×10=500 (Ом)

I_кв=                    

I_кв==6.3 (мА)

Высота импульса коллекторного тока:

I_к0=a₀(q )×i_км       

i_км= I_кв/a₁(q )      

i_км= 6.3/0.39=16.2 (мА)

Аппроксимируем параметры транзистора:

     S_п=4×p× i_км                   

S_п=4×3.14×16.2×10 ^–3=0.24

r=h₂₁/ S_п              

r=50/ 0.24=208.3 (Ом)

S=h₂₁/(r_б+r)        

     S= 50/(60+208.3)=0.18 (А/В)

      S₁=S×g(q )             

S₁=0.18× 0.2=0.0376  (А/В)

f_s=f_гр/S×r’_б                

f_s=60/0.18×7.5=44.4 (МГц)

W= f_к /f_s                  

W= 60 /44.4=1.35

Расчет параметров контура:

x=    

x== -7

R=            

R==216.2 (Ом)

R₁=       

R₁==123 (Ом)

Коэффициент c по условию должен быть равен 0.2…2:

c= R/R₁=С₁/С₂        

c= 216.2/123=1.8

Выбираем  L_з=0.4 (мкГн), найдем сопротивление потерь в контуре:

r_п=w_к×L_з /Q_н 

Добротность нагруженного контура генератора составляет примерно 50.

r_п=2×3.14×60×10⁶×0.4×10 ^-6 /50=3 (Ом)

Сопротивление потерь ветвей в контуре:

х₁= -(R₁×r_п)^1/2                       х₁= -(123×3)= -19 (Ом)

х₂= c× х₁                     х₂=1.8×(-19)= -34 (Ом)

х₃=x×r_п- х₁- х₂             х₃= -7×3+19+34=32 (Ом)

Учитывая, что:

х₃=w_к×L_з –1/w_к×С₃        находим С₃:

С₃=1/(w_к²×L₃-w_к×х₃)=1/((60×10⁶)²×0.4×10 ^–6-60×10⁶×32)=2.1 (нФ)

С₁=32 (нФ)

С₂=17.8 (нФ)

Поскольку кварцевый резонатор возбуждается на частоте третей гармоники, то низшей частотой будет основная частота f=20 (МГц). На этой частоте емкостное сопротивление контура увеличится в 3 раза, а индуктивное уменьшится в 3 раза. Найдем их:

х_1нг= -19×3= -57 (Ом)

х_2нг= -34×3= -102 (Ом)

х_3нг= 32×3= 96 (Ом)

Сумма сопротивлений при обходе контура:

х_1нг+ х_2нг+ х_3нг= -57-102+96= -63 (Ом)

Сопротивление емкости связи с нагрузкой на основной частоте увеличится в 3 раза, что ослабляет связь и уменьшает h_нг. Для оценки сопротивления потерь в контуре примем h_нг=0, Q_нг=100, тогда:

r_п =w×L/Q                              

r_п =50/100=0.5 (Ом)

Обобщенная расстройка контура:

x=( х_1нг+ х_2нг+ х_3нг)/ r_п                         

x=( х_1нг+ х_2нг+ х_3нг)/ r_п= -63/0.5= -126

Сопротивление R_нг:

R_нг=х_1нг×х_2нг / r_п                      

R_нг=57×102 / 0.5=11.6 (кОм)

Гармонические составляющие коллекторного тока:

I_к1=6.3 (мА)

I_к=a₀(q )×i_км         

I_к=0.22×16.2×10 ^–3=3.5 мА

Напряжение возбуждения и смещения:

U_в=             

где

S_f=                     

S_f==0.11                     

U_в==0.3 (В)

U_б=               где  g₀(q)=0.11, g₀(p -q)=0.61

U_б==0.54 (В)

Для улучшения стабильности частоты в данном автогенераторе кроме внешнего производится автоматическое смещение током эмиттера. С ростом сопротивления R_э его стабилизационное свойство улучшается, но ухудшается энергетическое соотношение. Рекомендуется выбирать сопротивление R_э=100…500 (Ом).

Сопротивление цепи базы:

R_б=(10…20)×х₂               

R_б=15×34=510 (Ом)

Постоянная составляющая тока базы:

I_б=I_к/h₂₁           

I_б=3.5/50=0.07 (мА)

U_к=U_к0+(I_б+I_к)×R   

U_к=5+(0.07×10 ^-3+3.5×10 ^-3)×300=6.1 (В)

U_бк=U_б+(I_б+I_к)×R_э+I_б×R_б               

U_бк=0.54+(0.07×10 ^-3+3.5×10 ^-3)×300+0.07×10 ^-3×510=1.7 (В)

I_д=5×I_б                      

I_д=5× 0.07=0.35 (мА)

R₁=(U_к-U_бк)/I_д                   

R1=(6.1-1.7)/0.35=12.6 (кОм)

R₂=U_бк/(I_д-I_б)                (2.95)

R₂=1.7/(0.35-0.07)=6.1 (кОм)                                                                          

                                      Рис 2.2 Схема задающего генератора.

3. Конструктивный расчет

N=

По графикам находим T –минимальная паразитная постоянная времени= 0,75.Выбираем обмотку т.к. она применяется в трансформаторе при высоких U,обладает малой индуктивностью рассеяния .

Найдем значения токов в секциях при пренебрежении поверхностными эффектами:

    Из графика.

N=4/1.23-число проводов в каждой секции первичной обмотки.

Для уменьшения поверхностного эффекта целесообразно в секции первичной обмотки выполнить из нескольких проводов. Диаметр этих проводов удобно принять равным диаметру проводов секции вторичной обмотки.

При этом коэффициент поверхностного эффекта будет

После увеличения диаметра проводов, связанных с учетом поверхностного эффекта, принимаем диаметр провода 0,8 мм, что обеспечивает небольшое отличие от принятой ранее плотности тока.