Выбор активных элементов. Предварительный расчет структурной схемы усилителя мощности

точки зрения устойчивости к механическим воздействиям (вибрациям, ускорениям, ударам) полупроводниковые приборы находятся в значительно  лучшем положении, чем электровакуумные лампы со  стеклянными баллонами.

2.  Отсутствие цепей накала, что определяет практически мгновенную готовность передатчика к работе (сюда не относятся разного рода прецизионные устройства, например высокостабильные  автогенераторы, в которых заданная частота с высокой степенью точность  устанавливается через некоторое время после прогрева полупроводниковых приборов) и упрощает вопросы резервирования. Кроме того, повышаются энергетические показатели передатчика небольшой мощности (до 10..50 Вт), уменьшаются габаритные размеры  и масса.

3.  Низкие питающие напряжения. Полупроводниковые приборы не требуют  высоковольтных выпрямителей, высоковольтных блокировочных конденсаторов. Упрощаются меры по техники безопасности. В ряде  случаев это позволяет несколько уменьшить габариты и массу. Как  правило, в передатчиках на полупроводниковых приборах обходятся  источником питания одного номинала, в отличие от ламповых, где  требуется отдельные источники питания цепей накала, управляющих  сеток, анодных цепей и экранных сеток, существенно различные по  величине и полярности.

Широкодиапазонность, схемные и конструктивные преимущества. Ввиду низких напряжений и больших токов полупроводниковых  приборов нагрузочные сопротивления для них составляют всего десятки,  и даже единицы ома, что в 10..1000 раз меньше, чем в ламповых устройствах. Так как входные и выходные емкости ламп и полупроводниковых приборов примерно одинаковы, малые нагрузочные  сопротивления позволяют применить в каскадах полупроводниковых  передатчиков очень простые схемы с апериодической (широкодиапазонной) нагрузкой на частотах до 50..200 МГц, а в ряде  случаев–до 1000..2000 МГц. В таких устройствах не требуются построечные и перестроечные  элементы.

  VI.  Предварительный расчет структурной схемы УМ

В целях достижения высокой стабильности частоты при выполнении других требований, современные передатчики чаще всего строят, как многокаскадные. Задача составления структурной схемы состоит в том, чтобы определить рациональное число каскадов высокой частоты между возбудителем (автогенератором) и выходом передатчика, обеспечивающее выполнение заданных технических требований к передатчику при минимальных затратах средств на изготовление и при достаточно высоком коэффициенте полезного действия.

Колебания маломощного возбудителя последовательно усиливаются несколькими каскадами усиления и доводятся до заданной мощности (рис1.2).

Расчет структурной схемы передатчика начинается с выходного каскада, поскольку задается выходная мощность передатчика. Мощность транзисторов выходного каскада Р_ок определяется выходной мощностью передатчика Р_А и потерями в его выходной фильтрующей и согласующей цепи (η_ВФС), а также потерями в фидере (КБВфидера). По рекомендациям из литературы [4,12] выберем η_ВФС=0.7, а КБВфидера=0.85.  Таким образом, мощность на выходе фильтрующей системы (ВФС) равна:

                     Р_вых= Р_А/КБВфидера=15Вт/0.85=17.6Вт                  (6.1)

а мощность на выходе оконечного каскада:                            

                             Р_ок= Р_вых/η_ВФС=17.6Вт/0.7=25Вт                        (6.2)                       

С учетом того, что транзисторы чувствительны к перенапрежениям, (перетокам) транзисторы нужно недоиспользовать (≈30%). Из справочника выбираем транзисторы для оконечного каскада мощностью Р′≥1.3Ртр=30Вт, на частоту f=960МГц.

Из справочника [13] выбираем подходящие транзисторы для оконечного каскада (см. таблицу).                                                                 

Из выше приведенных транзисторов для оконечного каскада выбираем транзистор 2Т962В имеющий хороший коэффициент усиления, достаточно большой КПД, также транзистор имеет внутри корпуса согласующее LC-звено, невысокая стоимость. Транзистор 2Т946А имеет больший Кр по сравнению с выбранным, но он меньшей мощности и не имеет согласующего LC-звена, устаревший. Транзистор 2Т979А имеет хороший КПД, но он меньшей мощности, высокая частота испытания, небольшой коэффициент усиления по мощности. 

Рассчитаем усиление по мощности Кр, [12] для заданных значений транзистора

                              Кр≈К′р(f′/f)²(Ек/Е′к)²(Р′₁/Р₁),                     (6.3)                      где К′р, f′, Е′к, Р′ - экспериментальные параметры транзистора, f=960МГц, напряжение коллекторного питания выбираем из числа стандартных питающих напряжений. В связи с тем что в передатчике предусмотрено автономное питание от двух аккумуляторов по 12В каждый из числа стандартных питающих напряжений (Ек=15;20;24;27;30;48В и т.д), выбираем Ек=24В

Выберем транзистор для предоконечного каскада. Определим мощность на выходе предоконечного каскада:

                                      Р=Р_ок/Кр=30/7.6≈4Вт                         (6.4)

Из справочника [13] выбираем подходящие транзисторы для предоконечного каскада  мощностью Р′≥1.3Ртр=5Вт, на частоту f=960МГц (см. таблицу)

Для предоконечного каскада усиления выбираем транзистор 2Т962А имеющий хороший коэффициент усиления, достаточно большой КПД, также транзистор имеет внутри корпуса согласующее LC-звено, невысокая стоимость. Транзистор 2Т913Б по сравнению с выбранным имеет меньшие значения КПД, мощности, Кр, а также является устаревшим.

Рассчитаем усиление по мощности Кр для заданных значений транзистора по формуле (5.3)

Кр≈К′р(f′/f)²(Ек/Е′к)²(Р′₁/Р₁), где К′р, f′, Е′к, Р′ - экспериментальные параметры транзистора, f=960МГц, напряжение коллекторного питания выбираем из числа стандартных питающих напряжений. В связи с тем что в передатчике предусмотрено автономное питание