Передающий модуль бортового ретранслятора станции активных помех

Расчет электронного режима транзистора 2Т919А

Итак, запишем еще раз исходные данные:

-              выходная мощность ВУМа ;

-              К.П.Д. согласующей СВЧ-цепи ;

-              выходная мощность транзистора ;

-              напряжения питания транзистора возьмем равным ;

-              основная рабочая частота ;

-              мощность эквивалентного генератора возьмем равным ;

-              схема включения транзистора ОБ.

Перед расчетом необходимо выяснить выполнение неравенства:

                                              

Напряжение  режима:

                      

Амплитуда напряжения и тока первой гармоники эквивалентного генератора:

                                              

                                                  

Пиковое напряжение на коллекторе:

                                         

при этом необходимое условие  выполняется.

Параметры транзистора:

                             

                                                        

                              

                               

                                         

С помощью графика  на рис. 4.2 определяем коэффициент разложения . Затем по табл. 3.1 для найденного  определяем значения  и коэффициента формы  [3].

                                      

Пиковое обратное напряжение на эмиттере:

               

при этом необходимое условие  выполняется.

Расчет комплексных амплитуд токов и напряжений на элементах эквивалентной схемы (Рисунок 11). За вектор с нулевой фазой принят ток :

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

Амплитуда напряжения на нагрузке и входное сопротивление транзистора для первой гармоники тока:

                   

                             

Мощность возбуждения (входной сигнал) и мощность, отдаваемая в нагрузку:

           

           

           

           

Постоянная составляющая коллекторного тока, мощность, потребляемая от источника питания, электронный КПД соответственно:

                                                       

                                                 

                                          

Коэффициент усиления по мощности, мощность рассеивания транзистором:

                                                    

                                        

Сопротивление эквивалентной нагрузки на внешних выводах транзистора:

           

           

Расчет ВЧ-цепи выходного усилителя мощности

Прежде чем согласовывать транзистор с чем-либо, рассмотрим входную и выходную цепи транзистора. Измерения  и  транзисторов в различных диапазонах частот показали [7], что входное сопротивление можно аппроксимировать полным сопротивлением последовательной цепи из активного сопротивления , индуктивности  и емкости  (Рисунок 12) резонансная частота которой может быть больше или меньше рабочей частоты  усилителя. Выходное сопротивление хорошо аппроксимируется полным сопротивлением параллельной цепи из , , , как это показано на Рисунок 12.

Рисунок 12 Входная и выходная цепи транзистора

Для многих транзисторов, работающих в дециметровом диапазоне волн,  с достаточной степенью точности соответствует сопротивлению последовательной цепи из , , а  - сопротивлению параллельной цепи из , .

В общем случае СВЧ-цепи могут быть представлены в виде составленных из реактивных элементов четырехполюсников. Назначение СВЧ-цепей заключается в следующем:

1.             Обеспечить колебательное напряжение (или ток) определенной частоты, амплитуды и фазы, необходимое для работы транзистора в выбранном энергетическом режиме.

2.             Передать с возможно малыми потерями СВЧ-мощность, подводимую к генератору, на вход транзистора, а мощность, отдаваемую транзистором, в нагрузку.

Для получения выбранного энергетического режима транзистора на его входе и выходе необходимо обеспечить требуемую величину сопротивлений по первой гармонике тока, которые известны из расчета режима транзистора. При этом сопротивление  и сопротивление согласующей цепи в точках подключения будут комплексно-сопряженными величинами. В выходной СВЧ-цепи в режиме согласования сопротивление согласующей цепи в точках подключения  является комплексно-сопряженной величиной сопротивления .

Входная согласующая СВЧ-цепь. Согласно эквивалентной схеме входной цепи транзистора, показанной на Рисунок 12, сопротивление  будет:

Реактивная составляющая  этого сопротивления может иметь как индуктивный характер (на рабочей частоте более высокой, чем резонансная частота входной цепи транзистора), так и емкостной (на рабочей частоте более низкой, чем резонансная частота входной цепи). Для многих современных транзисторов средне и большой мощности, работающих в дециметровом диапазоне волн, величина сопротивления  существенно меньше сопротивления  и поэтому можно приближенно принять, что:

и эквивалентная схема входной цепи состоит только из элементов  и .

Выходная согласующая СВЧ-цепь. Сопротивление нагрузки в общем случае:

где  и  - соответственно активная и реактивная составляющая сопротивления . Полное сопротивление  по первой гармоники согласно эквивалентной схеме выходной цепи транзистора, показанной на Рисунок 12, равно сопротивлению параллельной цепи из , , . При расчете выходной цепи транзистора бывает удобнее пользоваться вместо сопротивления  полной проводимостью , которую можно представить как

где  и  - соответственно активная и реактивная составляющие проводимости . Характер реактивной составляющей проводимости  можно определить расчетом для известных значений  и . Для большинства современных транзисторов дециметрового диапазона волн реактивная составляющая выходной проводимости имеет емкостной характер. Поэтому можно приближенно принять, что:

и эквивалентная схема выходной цепи состоит только из элементов  и .

Согласующее звено, может иметь вид, показанный на Рисунок 13.

Рисунок 13 Общая схема П-образной цепи

Возьмем в качестве согласующей СВЧ-цепи П-образную цепь, так как выбор более простой Г-образной цепи невозможен из-за невыполнения необходимого условия  [4]. П-образую цепь можно рассматривать как две Г-образные цепи (Г-звенья), включенные навстречу друг другу [8] (Рисунок 13) причем каждое из Г-звеньев должно иметь реактивные сопротивления  и  противоположного знака.

Расчет П-образной цепи между транзистором 2Т919А и нагрузкой (50 Ом). Зададимся величиной добротности первого Г-звена и величинами входного, выходного сопротивлений транзистора соответственно. Зная, необходимое сопротивление нагрузки найдем выходное сопротивление транзистора.

                              

Тогда исходя из эквивалентной выходной схемы транзистора (Рисунок 12):

                                       

                                      

Входное сопротивление нагрузки пусть будет равным , добротность возьмем равной  (добротность  целесообразно брать не более 2 ¸ 3) [4].

Определим действующее сопротивление [4]:

                                                   

при этом необходимое условие  выполняется.

Определим реактивные составляющие:

                                     

                                             

Рассчитаем необходимую величину добротности второго Г-звена:

                                               

Определим реактивное сопротивление:

                                 

                                       

Возьмем в качестве согласующей СВЧ-цепи П-звено как показано на Рисунок 14, воспользовавшись советами, написанными в пособии [4]. Реактивное параллельное сопротивление с учетом выходного реактивного сопротивления транзистора 2Т919А:

                                  

Реактивное последовательное сопротивление:

                                 

Реактивное параллельное сопротивление:

                                             

Величины индуктивности и емкости:

                                 

                                             

                                

Рисунок 14 П-образная цепь

К.П.Д. П-звена, где  - активное сопротивление потерь в катушке индуктивности,  - собственная добротность катушки обычно равна 50 ¸ 100. Пусть , тогда:

                                                   

                                     

                                      

                                  

        

Расчет цепи питания

Цепь питания должна быть построена таким образом, чтобы не нарушать работы его СВЧ-цепи. Наиболее часто применяется параллельная схема питания (Рисунок 15), обусловленная обычно схемой построения СВЧ-цепи, не позволяющей использовать последовательную систему питания. При параллельной системе питания источник постоянного напряжения подключают к зажимам транзистора через блокировочный дроссель , имеющий большое сопротивление для переменной составляющей тока, с тем чтобы источник не влиял на работу СВЧ-цепи. Так как в практических схемах все же некоторая часть переменного тока будет проходить в цепь питания и, попав в источник напряжения, может создать паразитную связь между отдельными каскадами передатчика, то обычно предусматривают блокирование источника напряжения конденсатором, имеющим малое сопротивление переменному току (конденсатор ). Для исключения прохождения постоянной составляющей тока в нагрузочную цепь в схему включают разделительный конденсатор . Нередко функцию разделительного конденсатора выполняет последовательно включенный конденсатор СВЧ-цепи (Рисунок 17). Выбор величины индуктивности дросселя и блокировочных конденсаторов производят, исходя из требований нормальной работы схемы усилителя и возможности реализации блокировочных элементов [4].

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6



Реклама
В соцсетях
рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать