Разработка структурной схемы радиопередающего устройства на полупроводниковых приборах, страница 4

h = - x_зс/WL , то x_зс = 2pfL = 67.041

На этом расчёт усилителя мощности выходного каскада закончен.

3.2 РАСЧЁТ ГЕНЕРАТОРА

Для обеспечения высокой стабильности частоты как в нашем случае применим схему транзисторного генератора с кварцевой стабилизацией частоты (Рис.6) :

Выбираем транзистор малой мощностью .

Требуемые данные : f = 400 МГц , Р_н >= 100 МВт:

Этим условиям наиболее подходит транзисор 2T397A-2 , его параметры :

·  f_т  = 500 МГц ,

·  t_ос= 40 пс ,

·  U_отс = 0,75 В ,

·  U_kдоп = 40 В ,

·  C_k = 1,3 пФ ,

·  C₇ = 0.15 пФ ,

·  I_kдоп = 30 mА ,

·  U_бдоп = 4 B ,

·  P_доп = 120 mВт ,

·  S_гр = 100 А/В ,

Пусть В = 100 тогда :

f_b = f_t/B = 500/100 = 5 МГц , f₀ = f_t + f_b =      = 500 + 5 = 505 МГц

Активная часть коллекторной ёмкости :

С_n0 = e_n/2 = 1.3/2 = 0.65 пФ

Сопротивление потерь в базе :

V_б = t_ос / С_n0 = 40/0,65 = 61,5 Ом

Условие на необходимость использовать коректирующую цепочку :

0,5f_b < f_н  £ 0.2 f_t

0.2 f_t = 0.2 * 500 = 100 МГц

f_н = 14,81 МГц

0,5f_b = 0,5*5 = 2,5 МГц

2.5  < 14.81 £ 100 – условие выполняется следовательно к транзистору следует подключить корректирующую цепочку , которая расчитывается :

R_кор = S_гр(1+(f_н/ f_b)²) ^1/2/В=100(1+(14.81/5)²) ^1/2/В = 10.9

R_з=1/2pf_tC_k=10⁶/(2*3.141*500*0.15)=2.12 кОм

R_кор^¢ = R_кор R₃ /(R_кор + R₃) = 10.9*2.12/2132.9 =               = 10.84 Ом

Корректирующая ёмкость :

С_кор =1/2pf_t R_кор=1/(2*3.14*505*10.9) = 2.9 мкФ

Граничная катушка с учётом коррекции имеет вид :

S^к = 1/R_кор^¢ = 1/10,84 =0,093                                        

                                           Рис.7               

РАСЧЁТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГОРЕЖИМА.

Расчёт будет проводится по анологии с [4] , но учитывая то обстоятельство , что мы имеем дело не с LC генераторами , а с кварцевым генератором :

Пусть I_нmax = 0.8 I_kдоп = 0.8*2.4 = 24 mА

По постоянному току :

U_n0 = 0.4 E_пдоп = 10 В ;

k_ос= 1;

Для наилучшего сопряжения с умножителями выберем

q = 60° - a₀ = 0.218 ; a₁ = 0.391 ;

По постоянному току :

I_к0 = a₀*i_кmax = 0,218*24 = 5,23 мА 

На первой гармонике :

I_к1 = a₁*i_кmax = 0.391*24 = 9.38 мА

U_н1 = U_б1^*/ k_ос = ½ U_б1^* = 24*10^-3 /(93*10^-3 *0.5) = 0,516 В ½0,316 В

Сопротивление коллектора :

R_к = U_к1/ I_к1 = 0.516/(93*10^-3) = 55 Ом

Мощность на 1-й гармонике :

P₁=0.5U_к1*I_к1=0.5*9.384*10^-3*0.516=2.481 мВт

Мощность по постоянному току :

P₀  = U_к0*I_к0 = 0.232*10^-3*10 = 52.32 мВт

P_пас = P₀ – P₁ = 52.38–2.421 = 49.899 мВт

Проверим на допустимую величину :

P_пас < P_доп = 120 мВт

КПД распада :

h = P₁/ P₀ = 2.421/52.32 = 0.463

E_см = U_отс – U_б1^* cosq = 0.75 – 0.516*0.5=0.492 B

x = U_к1/U_к0 = 0,516/10

x = 1 -i_кmax/(S_ср * U_к0)=1- 24*10^-3/9310*10^-3 =0,97 

РАСЧЁТ РЕЗОНАТОРА.

Выбираем кварц :

·  L_кв = 0,01 Гн ,

·  r_кв= 10 Ом ,

·  С_кв = 0,01 пФ ,

·  C₀ = 10 пФ ,

·  04 – 77 серия : f_p = 14.8 мГц ,

·  w_p = 2*3.14*14.8 = 93 МГц.

Условие обеспечения резонансных св-в пластины :

d = 2pf_pC₀r_кв= 2*3.14*14.8*10⁶*10^-11 = 0.0093 << 0.1…0.3 – условие выполнено

Резонансное сопротивление :

r=w_pL=2pf_pL_кв=2*3.14*14.8*10⁶*0.01

=930 кОм

С_å=(r*w_p)^-1=(93*10⁶*0,93*10⁶)^-1

=0,01156 пФ

Проверка :

r << 1/(w_pC₀) = (93*10⁶*10⁶*10)^-1 = 0.00108 – выполняется.

Зададимся : С_å = 3С₀ = 30 пФ

r=1/(w_pС_å) = (93*10⁶*10^-12*30)^-1 = 358.4 Ом

Q = r/r_кв= 358.4/10 = 35.84

R_p= rQ₁ = 358.4*35.84 = 12.845 кОм

r = (R_к/R_p)^1/2 = (55/(12.845*10⁶))^1/2

С₂ = С_å/r = 30/0.065 = 458.5 пФ

С₁ = С₂/k_ос = 485.5 пФ

РАСЧЁТ ЦЕПИ СМЕЩЕНИЯ .

U_б = E_см + 3I_к0/S^к*[1 + cosq/(g₀q)]=0.492 + 3*5.232/(93*10^-3)*10^-3[1+0.5/0.109] =

= 4.51кОм

РАСЧЁТ ЦЕПИ ПИТАНИЯ.

R_см = 3R_ист/B = 3*4.5*10^-3/100 = 135 Ом

R₁ = R_ист*U_к0/U_б = 10*4.5*10^-3/100=31.25 Ом

R₂=R₁U_б/( U_к0-U_б)=31.25*1.44*10^-3/(10-1.44) = 5.257 кОм

C_бл2=10/2pf_pR_см=10/(93*10^-3*135)= 796.4 пФ

РАСЧЁТ ФИЛЬТРОВ ПИТАНИЯ .

R_бл = 5R_к  = 55*5 = 275 Ом

C_бл =10/w_p = 107,5 пФ

E_n = U_к0 + I_к0R_бл = 10 + 5.232*275 = 11.44 B

3.3 РАСЧЁТ МОДУЛЯТОРА.

Схема модулятора приведена на рис. 3.

Исходные данные :

·  f₀ = 14.8 МГц

·  w₀ = 93 МГц

·  Df/w₀ = 5.3*10^-3

Коэффициент гармоник :

k_г = 2.0% .Диапозон модулирующих : 300-3400 Гц. При расчёте автогенератора были получены :