kursovik (Передающий модуль бортового ретранслятора станции активных помех), страница 4

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)

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:

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 промежуточного усилителя мощности

Возьмем в качестве согласующей СВЧ-цепи Г-образную цепь, так как она является наиболее простой (Рисунок 16). Г-звено имеет реактивные сопротивления и противоположного знака, причем [4]. При построении схемы Г-цепи предполагается, что сопротивления последовательного и параллельного элементов цепи имеют различный характер. Данное требование обусловлено необходимостью получения на входе и выходе цепи чисто активных сопротивлений.

Рисунок 16 Общая схема Г-образной цепи

Расчет Г-образной цепи между транзисторами 2Т919А и 2Т919В. Зададимся величинами входного и выходного сопротивлений транзистора соответственно. Зная, необходимое сопротивление нагрузки найдем выходное сопротивление транзистора.

Тогда исходя из эквивалентной выходной схемы транзистора 2Т919В (Рисунок 12):

Входное сопротивление транзистора 2Т919А .

Определим необходимую величину добротности [4]:

Рассчитаем реактивное последовательное и параллельное сопротивления:

Возьмем в качестве согласующей СВЧ-цепи Г-звено как показано на Рисунок 17, воспользовавшись советами, написанными в пособии [4]. Определим реактивное последовательное сопротивление Г-звена с учетом входного реактивного сопротивления транзистора 2Т919А:

Рассчитаем реактивное параллельное сопротивление Г-звена с ученом выходного реактивного сопротивления транзистора 2Т919В:

Величины индуктивности и емкости:

Рисунок 17 Г-образная цепь

Расчет Г-образной цепи между входом (50 Ом) транзистором 2Т919В. В качестве согласующей цепи так же возьмем Г-образную цепь. Зададимся величинами входного и выходного сопротивлений транзистора соответственно.

.

Определим необходимую величину добротности [4]:

Рассчитаем реактивное последовательное и параллельное сопротивления:

Возьмем в качестве согласующей СВЧ-цепи Г-звено как показано на Рисунок 17, воспользовавшись советами, написанными в пособии [4]. Определим реактивное последовательное сопротивление Г-звена с учетом входного реактивного сопротивления транзистора 2Т919В:

Реактивное параллельное сопротивление Г-звена:

Величины индуктивности и емкости:

Рисунок 18 Г-образная цепь

Расчет цепи питания

Для расчета цепи питания (Рисунок 15) нам потребуется знать входное и выходное сопротивления транзистора и ( было определено выше).

Определим величину индуктивности (Рисунок 15):

Исходя из полученного неравенства, возьмем .

Величина блокировочного конденсатора :

Исходя из полученного неравенства, возьмем .

Величины блокировочного элемента :

,

Исходя из полученного неравенства, возьмем .

Необходимость в разделительном конденсаторе отсутствует, так как в согласующей цепи между транзистором 2Т919А и 2Т919В присутствует емкость . Её можно считать разделительной емкости по постоянному току.

Ключ модулятор

В качестве ключа модулятора возьмем транзистор КТ3109А. Работа ключа модулятора основана на принципе открытия и закрытия p-n-перехода. Так при подаче на базу положительного импульса транзистор открывается и через него начинает течь ток, как показано на Рисунок 19.

Рисунок 19 Ключ модулятор

Схема преобразователя частоты

Построение ПЧ выполним, используя смеситель и гетеродин. В качестве смесителя выберем арсенид-галлиевый СВЧ смеситель [10] фирмы Mini-Circuits ADE-XXXX.

Таблица 3 Двойной балансный смеситель

Этот ПЧ является пассивным, с входными сопротивлениями портов 50 Ом. Диапазон гетеродина и входной ВЧ частоты равен 50…4000 МГц, диапазон выходной частоты равен 0…1500 МГц. Достоинством данной ИС является одинаковые мощности входного сигнала и гетеродина и выходную мощность равную P_вх = P_г = P_вых. ИС отличается малыми габаритами и предназначена для поверхностного монтажа. Включение ИС показано на Рисунок 20.

Рисунок 20 Смеситель ADE-XXXX