Выбор и обоснование структурной схемы. Выбор транзисторов каскадов

2. Выбор и обоснование структурной схемы.

Согласно [2] каскады с выходной мощностью до 1…2 кВт целесообразно выполнять на транзисторах по схемам широкополосного усиления.

В соответствии с заданным частотным диапазоном и видами работ (А1, А2) выбираем возбудитель "Муссон-2"; его выходная мощность на стандартном сопротивлении нагрузки Р_в~=0,2 Вт.

По заданию радиопередатчик навигационный (не вещательный), поэтому согласно[1, стр. 7]:

Р_~max=;

здесь h_ксс- КПД выходной колебательной системы; согласно таб. 2.1. [1] для

Р_~max=

передатчиков заданной мощности и диапазона h=0,65…0,75Вт, тогда минимально необходимый коэффициент усиления тракта по мощности

Каскад усиления мощности на транзисторах способен дать усиление мощности К_р≈10…30.

Выходные ступени современных передатчиков принято строить по блочно-модульному принципу со сложением выходных мощностей.

Оконечный каскад строиться из четырех однотипных модулей, тогда мощность каждого должна быть не менее:

Реально на НЧ и СЧ коэффициент усиления по мощности может достигать К_р=50 и более, полагаем К_рм≈50. Каскад предварительного усиления строится их двух однотипных блоков, тогда мощность возбуждения модуля:

Мощность необходимая для возбуждения четырех модулей:

Определим усиление по мощности предоконечного каскада К_рп ≈ 50, тогда мощность для его возбуждения:

Поскольку Р_в~>Р_впк=0,2>0,12Вт, дополнительных каскадов не требуется; следовательно структура передатчика будет следующей:

-  возбудитель"Муссон-2";

-  усилитель – предоконечный каскад;

-  оконечный каскад, состоящий из четырех идентичных блоков.

Возбудитель "Муссон-2" отдает мощность 0,12Вт каскадам предварительного усиления, которые отдают мощность 3Вт; эта мощность распределяется двумя делителями на четыре модуля.

Мощность каждого из модулей (по 72,5Вт) складываются в мосту сложения МС, с выхода которого суммарная мощность 72,5·4=290Вт поступает в колебательно-согласующую систему КС, где выделяется первая гармоника сигнала и частично подавляются побочные излучения.

Принятый КПД колебательной системы h=0,7 обуславливает потери в ней и на выходе т.е. в нагрузке остается мощность

Р_вых=290·0,7=203Вт.

Избыточная мощность возбудителя (0,2>0,12Вт) позволит компенсировать неточность настроек, разброс параметров активных и пассивных элементов, технологический запас по мощности и т.д.

2.1. Выбор транзисторов каскадов.

Каждый из модулей оконечного каскада целесообразно построить по двухтактной схеме; то есть каждый из транзисторов модуля должен обеспечивать мощность не менее 72,5/2=37Вт .

Согласно [1, стр. 22] номинальная мощность электронного прибора в каскаде и их число выбираются по условию:

Где К_ф≤1,0, с запасом ≈ 20%, то есть К_ф ≈ 0,8, тогда

п·Р_~>72,5/0,8; п·Р_~>91Вт;

В двухтактном каскаде п=2, тогда транзистор должен обеспечивать не менее

Р_~ ≥ 91Вт/2; Р_~ ≥ 50Вт;

Построим каскад по комплиментарной схеме;

Выбираем пару КТ825А –КТ827А;

Р_{~(с теплоотводом)}→160Вт>50Вт;

Наличие значительного запаса по мощности позволит повысить надежность работы модуля, каскада и передатчика в целом; мощность указана с радиатором; запас по мощности позволяет уменьшить площадь радиатора, следовательно, уменьшить паразитную емкость, поскольку каскад работает на относительно высоких (СЧ) частотах.

Предварительный (предоконечный) каскад также построим по двухтактной схеме на комплиментарной паре транзисторов; ее выбираем из тех же условий по мощности каскада:

2Р_~ ≥ 3/0,8;  Р_~ ≥ 3,75Вт;

Р_~ ≥ 3,75/2 ≈2Вт;

Выбираем пару КТ814 и КТ816;

Обоснование выбора по мощности  с запасом аналогично предыдущему:

все выбранные транзисторы имеют f_пр> 3 МГц, т.е. f_пр>5f_в, значит, соответствуют по частотным свойствам.

2.2. Схема электрическая принципиальная

Каждый из четырех блоков представляет собой двухтактный ключевой каскад на комплиментарной паре транзисторов типа КТ825- КТ827. С трансформатора – делителя мощность(обмотка II) возбуждения прикладывается к базам транзисторов VT1 – VT2. Каждый транзистор усиливает свою полуволну тока возбуждения: VT1 – отрицательную, VT2 – положительную. Резисторы в цепи баз транзисторов R3 и R4 обеспечивают необходимое напряжение смещения рабочей точки за счет тока базы транзистора плеча двухтактного каскада. Резистора R5, R6 предназначены для подачи потенциала на схему защиты транзисторов модуля от пробоя при аварийном режиме.

Через разделительный конденсатор мощность модуля поступает в секцию моста сложения МС; на другие входы МС поступает мощность от трех других модулей оконечного каскада.

С выхода моста сложения суммарная мощность каскада (Σ Р_т) проходит на П-образный контур, который является нагрузкой каскада и фильтром высших гармоник, далее мощность в нагрузке ( антенне).