Выбор схем радиопередатчиков и определение их основных параметров. Расчет усилителей мощности. Расчет умножителей частоты. Расчет модуляторов, страница 15

2.                Преобразуем на заданной частоте , где . в сопротивление, равное требуемому сопротивлению нагрузки возбудителя , обеспечивая при этом гармоническую форму тока на входе транзистора.

Для Г-образного звена ; ; , где; ; ; .

Для П-образного эвена расчетные соотношения приведены в табл. 10.2.

Рис. 10.2. Схемы входной (а) и выходной (б) согласующих цепей мощного усилителя

Входная согласующая цепь УМ. Используем Г-образную СЦ, включенную согласно рис. 10.2,а. Используем полученные ранее соотношения для расчета Lи С:

;   ;   ,

где ,; ; . Знакии противоположны, что обуславливает две возможные конфигурации Г-цепи. Первая (рис. 10.3,а) представляет собой элементарное звено типа фильтра нижних частот, вторая (рис. 10.3,6) звено типа фильтра верхних частот. Трансформирующие свойства обеих схем одинаковы. При больших Qфильтрация улучшается, но резко сужается полоса пропускания цепи (рис. 10.3,в).

Рис. 10.4. Схемы согласующих цепей в виде связанных контуров

Если требуется согласование в некоторой полосе частот (15...30 %) или необходимо получить большую крутизну скатов АЧХ, то применяют системы связанных контуров (рис. 10.4).

Выходная согласующая цепь УМ. Применяем П-образную инвертирующую цепь (см. рис. 10.2,6), для которой:

•  характеристическое сопротивление  ;

•  емкость согласующей цепи ;

•  индуктивность .

Например, для  = 100 МГц, = 500 Ом; = 5 Ом; С_к = 80...120 пФ имеем  = 16 Ом, = 99,5 пФ; L = 25,5 нГ. В качестве емкости можно использовать выходную емкость транзистора, имеющую тот же порядок.

Входная согласующая цепь УМ СВЧ. Полагаем известными рабочую частоту  и входную проводимость транзистора . Мнимую часть  компенсируем соответствующим выбором длины шлейфа , определенной из выражения , откуда . Если  = 50 Ом, то  0,2. Для четвертьволнового преобразователя волновое сопротивление .

10.6. Суммирование мощностей транзисторных усилителей

Для некоторых систем радиосвязи и радиолокации требуемая мощность радиопередатчика во много раз превышает мощность, генерируемую одним полупроводниковым прибором. Следовательно, необходимо суммирование мощностей требуемого числа однотипных усилителей. Именно этот принцип, позволяющий на один-четыре порядка повысить мощность транзисторного СВЧ радиопередатчика, стал доминирующим в современном мощном радиоаппаратостроении [55]. Причем поскольку предельная мощность, генерируемая транзистором, уменьшается с повышением частоты по закону , то принцип суммирования с продвижением в верхнюю часть СВЧ диапазона является все более обязательным.

Проблема сложения мощностей СВЧ усилителей имеет два основных аспекта: схемный и режимный [55]. Схемный связан со способом суммирования мощностей усилителей, режимный позволяет сформулировать требования, предъявляемые к суммируемым сигналам. По схемному признаку различают три способа сложения сигналов: на основе многополюсной схемы, с использованием резонатора, с помощью фазированной антенной решетки (ФАР) [56, 57].

К схеме суммирования предъявляются два основных требования: 1) в заданной полосе частот мощность выходных сигналов всех УМ должна полностью поступать в общий канал сумматора; 2) все остальные входы сумматора должны быть развязаны между собой или изолированы с целью исключения взаимного влияния усилителей. Известно большое число модификаций сумматоров (мостовых устройств), отвечающих этим требованиям при разнообразном конструктивном их воплощении [56, 57].

Исходные данные для выбора схемы мостового устройства приведены в табл. 10.3.

Окончательный вид выбранной схемы определяется из конкретных условий, оговоренных в задании на проектирование (фильтрация, рабочие частоты и т.д.). Методика расчета зависит от значения рабочей частоты.

Расчет мостового устройства на сосредоточенных элементах

[4, 5, 18-20]. Исходными данными для расчета являются: — сопротивление нагрузки моста; — рабочая частота. Расчет производится в следующем порядке.