Выбор схем радиопередатчиков и определение их основных параметров. Расчет усилителей мощности. Расчет умножителей частоты. Расчет модуляторов, страница 24

22)  ;

Здесь , — эквивалентные сопротивления потерь варактора, усредненные по n-й и 1-й гармоникам; () < 1 — коэффициент учета низкой добротности входной цепи, полагаем = 0,5.

В процессе расчета режима варактора необходимо выполнять условие . где  — максимальное мгновенное напряжение на варакторе;  — максимальное допустимое напряжение.

Для оценочных расчетов (пренебрегая Q_n) .

В алгоритм расчета вводят блоки оптимизации. В качестве критерия оптимизации выбирают максимум электронного КПД. Оптимизация осуществляется путем изменения коэффициентов k и M пределах 1…0.

Таблица 11.1

n	2	3	4	5	8	10
	0,8	0,7	0,5	0,35	0,25	0,2

Примечание. Электронный КПД — промежуточный параметр. Более важен полный КПД , который учитывает потери мощности в цепях согласования и фильтрации. Опыт показывает, что коэффициент трансформации сопротивлений в цепях согласования не должен превышать 20, иначе резко увеличиваются потери мощности в согласующих цепях, а следовательно, уменьшается общий КПД схемы. В качестве оптимальных следует рассматривать режимы, у которых входное  и выходное сопротивления варактора находятся в пределах 2,5... 1000 Ом.

Пример. Рассчитать режим варактора в умножителе частоты с параметрами , f = 0,6 ГГц, = 0,15 Вт.

Выбираем варактор, который имеет граничную частоту  ГГц и рассеивает мощность , большую . В соответствии с табл. 11.1 электронный КПД умножителя с кратностью 8 = 0,25, поэтому Вт. Параметры умножительных диодов приведены в П.З. Выбираем варактор 2А604А с  ГГц,  Вт.

Используя соотношения 1)-22) и рекомендации по оптимизации схемы, получаем: С = 0,5 пФ; к = 1; М = 1; = 0,5;  = 22,5°;  = 5,3 Ом;  = 2,3 Ом; = 3 Ом;  = 0,33 A;  Кл;  Кл;  В; A;  = 3,2 Ом; = 1,8 Ом;  Ом;  Вт; = 0,4 Вт; = 30 %;  = 260 Ом;  = 18 пФ;  = 2,0 пФ;  = 0,25 пФ.

При расчете емкости варактора С из емкости, измеренной на выводах диода, была вычтена емкость контура.

Для повышения точности результатов расчета УЧ расчет повторяют для режимов с максимумом , слабого и сильного открывания диода [19]. В итоге выбирают тот режим, который обеспечивает наилучшие энергетические показатели.

Особенности проектирования варакторных умножителей частоты. Знание параметров оптимального режима варактора дает возможность рассчитать внешние цепи умножителя. При этом нужно решить следующие задачи:

•  спроектировать входную цепь так, чтобы входная мощность по возможности полностью поступала на варактор;

•  рассчитать выходную цепь таким образом, чтобы варактор на частоте nfбыл нагружен оптимальным сопротивлением;

•  обеспечить развязку мощности входной и выходной частот, т.е. в плоскости включения варактора входная цепь должна представлять холостой ход для колебаний частоты nf, а выходная цепь — холостой ход для колебаний частоты f;

•   подвести к варактору необходимое постоянное напряжение.

Нагрузкой входной цепи умножителя является комплексное сопротивление варактора по первой гармонике, которое может быть рассчитано с помощью схемы рис. 11.5,а, где варактор (штриховая линия) представлен элементами , , , учтены также индуктивность выводов  и емкость корпуса  .Входная цепь должна преобразовывать на частоте f сопротивление этой схемы в точках 1—1' в сопротивление, равное стандартному значению 50 Ом.

Рис. 11.5. Эквивалентные схемы варактора для первой (а) и n-й (б) гармоник

Рис. 11.6. Функциональная схема умножителя частоты большой кратности

На рис. 11.5,5 изображена эквивалентная схема варактора для расчета выходной цепи умножителя. Выходная цепь должна преобразовать на частоте nfсопротивление нагрузки умножителя (обычно 50 Ом) в значение, равное комплексно-сопряженному сопротивлению схемы рис. 11.5,5 в точках 2—2'.