Рисунок 15 Схема параллельной системы питания
Для дальнейшего расчета цепи питания нам потребуется знать и ( было определено выше).
Так, предъявляя к блокировочному дросселю (Рисунок 15) требование не оказывать заметного влияния на работу выходной цепи транзистора, выбор величины его индуктивности можно производить, использую приближенное соотношение, где - частота:
Исходя из полученного неравенства, возьмем .
Величина блокировочного конденсатора , включенного параллельно источнику питания , должна удовлетворять примерному соотношению:
Исходя из полученного неравенства, возьмем . Соотношение получено из условия, что собственная частота последовательного резонанса цепи , будут значительно ниже рабочей частоты транзистора. Верхний предел значений индуктивности и емкости в основном ограничивается технологической возможностью.
Для определения примерной величины блокировочного элемента , входящего во входную цепь усилителя, можно воспользоваться соотношением:
,
Исходя из полученного неравенства, возьмем .
Величина емкости разделительного конденсатора (если он не является элементом СВЧ-цепи) определяется из условия малого по сравнению с напряжением на сопротивлении (Рисунок 15) напряжения на конденсаторе при протекании через него тока основной частоты т.е.
Исходя из полученного неравенства, возьмем .
При проектировании цепей питания следует иметь в виду, что блокировочные дроссели и конденсаторы образуют колебательные системы, нередко приводящие к возникновению в усилителе паразитных колебаний на частоте значительно более низкой, чем рабочая частота. Этому явлению способствует увеличение коэффициента усиления по току транзистора с уменьшением его рабочей частоты. Для предотвращения этих колебаний необходимо снизить добротность блокировочных дросселей, что может быть достигнуто, например, включением последовательно с дросселем небольшого резистора сопротивлением порядка нескольких Ом, либо изготовлением катушки из проводника с высоким омическим сопротивлением. Другой способ срыва колебаний на низких частотах – включения последовательно с конденсаторов различных номиналов, создающих последовательные резонансы в цепи питания на определенных частотах, существенно ниже рабочей.
Расчет промежуточного каскада усиления мощности
Выбор типа транзистора
Для возбуждения выходного усилителя мощности 2Т919А необходима выходная мощность промежуточного усилителя мощности в размере . К.П.Д согласующей СВЧ-цепи возьмем равным , дальнейший расчет покажет более точное значение. Тогда необходимая мощность на выходе транзистора по первой гармоники будет равна (Расчет выходного усилителя мощности). Всем этим требованиям в полной мере удовлетворяет транзистор 2Т919В [9].
Таблица 2 Параметры транзистора 2Т919В (ПУМ)
|
|
Предельные эксплуатационные |
Типовой режим |
||||||||||||||||||||||||||
|
Uкэдоп |
Uбэдоп |
Iкmaxдоп |
Iк0доп |
Iкр |
Rпк |
Tпдоп |
Tк |
Pкдоп |
fн…fв |
f ‘ |
P’вых |
K’p |
η’э |
U’к0 |
||||||||||||||
|
В |
А |
ºС/Вт |
ºС |
Вт |
МГц |
МГц |
Вт |
|
% |
В |
||||||||||||||||||
|
Б |
45 |
3.5 |
0.4 |
0.2 |
0.4 |
40 |
150 |
85 |
3 |
700…2400 |
2000 |
1.2 |
5 |
25 |
28 |
|||||||||||||
|
Электрические параметры и параметры эквивалентной схемы |
||||||||||||||||||||||||||||
|
h21э |
U’ |
Sгр |
fгр |
Cк |
Cка |
Cэ |
Cкп |
rб |
rэ |
rк |
Lб |
Lэ |
Lк |
|||||||||||||||
|
В |
См |
ГГц |
пФ |
Ом |
нГ |
|||||||||||||||||||||||
|
15 |
0.7 |
0.031 |
2.1 |
2.8 |
0.7 |
12 |
2.1 |
2 |
0.6 |
3 |
0.35 |
1.3 |
0.7 |
|||||||||||||||
Расчет электронного режима транзистора 2Т919В
Итак, запишем еще раз исходные данные:
- выходная мощность ПУМа ;
- 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:
