Расчет усилителя радиочастоты. Использование транзистора с малым коэффициентом шума

Расчет усилителя радиочастоты

Входная цепь не обеспечивает должной избирательности по зеркальному каналу, поэтому следует применить УРЧ с резонансной нагрузкой, которой может служить контур, аналогичный контуру входной цепи. В нем нужно использовать транзистор с малым коэффициентом шума, достаточно высоким усилением и высокой граничной частотой. Этим требованиям отвечает биполярный СВЧ n-p-n транзистор NE85635 фирмы NEC. УРЧ будет собран по схеме с ОЭ. Нагрузкой УРЧ является фильтр на ПАВ модель SAFEA942MFL0F00 фирмы Murata. Схема усилителя приведена на рис. 3.

Рис. 3. Усилитель радиочастоты.

Расчет транзистора УРЧ проведем, используя параметры рассеяния или S-параметры. Исходные данные для расчета:

– S-параметры:

– напряжение коллектор-эмиттер:;

– ток коллектора:;

– коэффициент шума БТ на частоте  ;

– граничная частота коэффициента передачи тока  ;

– диапазон рабочих температур .

Переведя градусы в радианы, запишем S-параметры в виде комплексных чисел в показательной форме:

     .

Рассчитаем вспомогательные параметры для определения выполнения условия абсолютной устойчивости усилителя:

Определитель матрицы рассеяния:

.

Коэффициенты:

, где  – комплексно сопряженные с  значения.

Проверим устойчивость усилителя. Для этого рассчитаем, которое должно быть положительным и большим единицы. Если получиться, то нужно проверить будет ли усилитель устойчив при таком. Итак:

.

 получилось меньше единицы. Следовательно, запишем еще два условия, которые должны определить абсолютную устойчивость усилителя:

  .

Условия выполняются. Значит, усилитель абсолютно устойчив.

Рассчитаем максимально возможное усиление по мощности, используя формулу , при  или , при . Воспользуемся второй формулой, так как :

.

Коэффициент отражения сопротивления  генератора, требуемый для сопряженного согласования со входом транзистора:

, где  .

Коэффициент отражения сопротивления нагрузки, требуемый для сопряженного согласования с выходом транзистора:

, где  .

Если вычисленное значение  будет отрицательным, то в уравнении для  перед корнем надо взять знак плюс. Наоборот, если  положительно, то следует использовать знак минус. Это правило применимо и к уравнению для . В нашем случае использован знак минус, так как положительные числа.

Рассчитаем элементы схемы, а именно  Расчет начнем с элементов . Примем коэффициент отражения нагрузки равным предлагаемому как оптимальным заводом изготовителем:

и преобразуем его к виду , используя формулу

, где,.

Переходя от проводимости к сопротивлению, получаем:

.

Определим реактивность конденсатора, пользуясь формулой

, где действительная часть;. Таким образом:

и .

Определим  следующим путем:

Полная реактивность равна:

где мнимая часть . Следовательно,

.

Проделаем тоже самое для расчета.

Преобразуем  к виду , используя формулу

, где, .

Переходя от проводимости к сопротивлению, получаем:

.

Реактивность конденсатора:

, где действительная часть ; . Таким образом:

 и .

Реактивность катушки:

Полная реактивность равна:

где мнимая часть . Следовательно,

.

Так как УРЧ нагружен на фильтр, то суммарная избирательность по зеркальному каналу будет определяться по формуле:

.

 определяется в основном частотной характеристикой фильтра в нагрузке, которая приведена в приложении 9. Итак:

.

Этой избирательности вполне достаточно, так как заданная избирательность составляет 70 дБ. Следовательно, на этом расчет УРЧ можно считать оконченным.