Физика \ Электродинамика

Радиопередающие устройства. Классификация, виды. Специфика проектирования передатчиков, страница 2

Мощность сигнала до 4-го квадратурного моста:

Рвх=(1,1*Рвых)*2=(1,1*13,53)*2=29,77 Вт.

Мощность сигнала до 5-го квадратурного моста:

Рвх=(1,1*Рвых)*2=(1,1*29,77)*2=65,49 Вт.

Мощность сигнала до 3-й ЦС:

; .

Мощность сигнала до 4-й ЦС:

; .

Мощность сигнала до 6-го квадратурного моста:

Рвх=(1,1*Рвых)*2=(1,1*12,58)*2=27,67 Вт.

Мощность сигнала до 5-й ЦС:

; .

Мощность сигнала до 6-й ЦС:

; .

Необходимую мощность может обеспечить транзистор 2Т930А, работающий в диапазоне частот 100…400 МГц, по схеме с ОЭ, имеющий выходную мощность 40 Вт, при питании +28 В, с коэффициентом усиления КУ=6 раз.

Мощность сигнала до 7-й ЦС:

; .

Необходимую мощность может обеспечить транзистор 2Т934А, работающий в диапазоне частот 100…400 МГц, по схеме с ОЭ, имеющий выходную мощность 3 Вт, при питании +28 В, с коэффициентом усиления КУ=6 раз.

Мощность сигнала до 8-й ЦС:

; .

Мощность сигнала до 9-й ЦС:

; .

Требуемую мощность может обеспечить модулятор. Таким образом, усилитель мощности будет иметь 6 каскадов усиления.

В качестве модулятора выберем микросхему реализующую QPSK – модуляцию фирмы intersil модель HSP50307.

Определим частоту дискретизации между каналами СЧ.

Fmax=375 МГц

Стабильность частоты по заданию равна:

.

Тогда:

; .

Шаг сетки СЧ () выбирается из соображения максимальной нестабильности и должен удовлетворять условию:

;

.

Выберем шаг сетки с некоторым запасом, то есть:

.

Тогда структурная схема будет иметь следующий вид:

Рисунок 4. Структурная схема.

5.  Расчёт оконечного каскада

Мощные усилители выполняют чаще всего по схемам с общим эмиттером, так как каскад имеет большее усиление, чем в схеме с общей базой и ему не требуется большая мощность для возбуждения.

Применение резисторов в цепях смещения усилителях не рекомендуется, т. к. на них происходит выделение большой активной мощности, что требует использования систем охлаждения, которые помимо больших габаритов, вносят паразитные емкости.

Каскады рассчитывают для энергетически выгодного критического режима, что, как показывает практика, обеспечивает коэффициент полезного действия не ниже 50% при работе усилителя в диапазоне частот до половины октавы.

Если нет необходимости в защите каскада путем адаптивного управления напряжением смещения, то выгодно работать с нулевым смещением, соединяя базу транзистора с корпусом через дроссель.

Рисунок 5. Схема усилительного каскада с ОЭ.

Воспользуемся наиболее точной методикой расчета каскадов усиления мощности, который основан на анализе эквивалентных схем мощности СВЧ транзисторов (рис. 4).

Рисунок 6. Эквивалентная схема мощности СВЧ транзистора.

Исходными данными для расчета являются:

диапазон рабочих частот (315…375) МГц;

требуемая выходная мощность Рвых=100 Вт;

параметры используемого транзистора:

граничная частота fгр=400 МГц;

постоянная времени цепи коллектора τк=11*10-12;

емкости переходов СК=125 пФ и СЭ=310 пФ;

индуктивности выводов LК=0,87 нГн и LЭ=0,2 нГн;

коэффициент передачи по току в схеме с общим эмиттером h21Э=4;

максимально допустимая температура переходов tП=140°С;

тепловое сопротивление RПК=0,7°С/Вт;

напряжение коллекторного питания

Расчёт:

1.  Мощность эквивалентного генератора  из условия:

; .

2.  Коэффициент использования коллекторного напряжения:

, где .

; .

3.  Амплитуда напряжения, амплитуда тока первой гармоники и сопротивление нагрузки эквивалентного генератора:

; .

; .

; .

4.  Проверим условие:

, где .

28+19,348=47,348<50 – значит расчет можно продолжать.

5.  Крутизна по переходу и сопротивление рекомбинации:

; .

; .

6.  Крутизна статической характеристики коллекторного тока:

, где

;

.

7.  Задаваясь величиной напряжения смещения  определим коэффициент разложения импульса выходного тока:

Рисунок 7. График зависимости угла отсечки от величины .

Значение угла отсечки находим по графику:

Проверим выполнение условия:

, где

.

8.  Комплексные амплитуды токов и напряжений эквивалентной схемы транзистора:

; .

а)  ; ;

б) ; ;

в) ; ;

г) ; ;

д) ; , е) ; ;

;

ж) ; ;

з) ; ;

и) ; ;

к) ; ;

;

л) ; rК=173,721 Ом;

м) ; ;

н) ; ;

о) ; ;

п) ; ;

р) ; .

9. Напряжение на нагрузке:

; .

10.  Входное сопротивление транзистора:

; .

11. Мощность первой гармоники, отдаваемая в нагрузку:

Скачать файл