Технические разделы

Пример расчета транзисторного полосового усилителя мощности СВЧ диапазона

При разработке выходных каскадов ПУМ основными являются требования получения максимальной выходной мощности в нагрузке, максимального КПД и максимального коэффициента усиления в заданной полосе рабочих частот. Указанные требования обуславливают выбор структуры каскадов и режимов их работы. Транзисторы выходных каскадов ПУМ работают, как правило, в режиме с отсечкой коллекторного тока с использованием стабилизаторов напряжения базового смещения. Формирование амплитудно-частотных характеристик ПУМ осуществляется с помощью корректирующих цепей (КЦ), устанавливаемых между выходными каскадами. Оптимальное сопротивление нагрузки мощного транзистора, на которое он отдает максимальную мощность, составляет единицы Ом. Поэтому при работе ПУМ на стандартный антенно-волноводный тракт с сопротивлением Rн равным 50 или 75 Ом между выходным транзистором ПУМ и входом антенно-волноводного тракта устанавливается трансформатор сопротивлений, обеспечивающий реализацию оптимального сопротивления нагрузки выходного транзистора Rопт. Исходя из вышесказанного, функциональная схема выходных каскадов ПУМ может быть представлена в виде, приведенном на рис. 14.

Функциональная схема выходных каскадов ПУМ

Рис.14

Используемые в настоящее время методы проектирования ПУМ передатчиков систем радиосвязи диапазона метровых и дециметровых волн основаны на применении однонаправленной модели мощных биполярных транзисторов. Согласно этой модели входной и выходной импедансы транзистора описываются RC - и RL - цепями (рис. 15), а его коэффициент усиления по мощности в режиме двухстороннего согласования падает с ростом частоты со скоростью 6 дБ на октаву, то есть выражается формулой :

(1)

где fmag - частота, на которой коэффициент усиления транзистора по мощности в режиме двухстороннего согласования равен единице; f - текущая частота.

Значение fmag рассчитывается по справочным данным транзистора по формуле: где Gном(fвч) - коэффициент усиления по мощности на высокой частоте, равной fвч, справочная величина; fвч - частота, на которой проводилось измерение Gном(fвч), справочная величина.

Однонаправленная модель транзистора

Рис. 15.

Формула (2.1) и однонаправленная модель (рис. 15) справедливы для области рабочих частот выше , где - статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером, справочная величина; fт - граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером, справочная величина.

Значения элементов однонаправленной модели биполярного транзистора, представленной на рис. 2, могут быть рассчитаны по формулам:

Lвх=Lб+Lэ

Rвх=rб

Cвых=Ск

Rвых=Uкэ.max/Iк.max (2.1)

Где Lб,Lэ - индуктивности выводов базы и эмиттера, справочная величина;

Ск - емкость коллекторного перехода, справочная величина;

rб=τос/ Ск - сопротивление базы;

τос - постоянная времени обратной связи, справочная величина;

Uкэ.max, Iк.max максимально допустимые напряжение коллектор- эмиттер и постоянный ток коллектора, справочные величины.

Используемые в настоящее время схемные решения построения корректирующих цепей, трансформаторов сопротивлений и стабилизаторов напряжения базового смещения ПУМ отличаются большим многообразием. Наиболее эффективными и простыми являются схемные решения указанных устройств, использованных в принципиальной схеме выходного и предоконечного каскадов ПУМ, приведенных на рис. 16.

Принципиальная схема выходного и предоконечного каскадов ПУМ

Рис. 16.

На рис. 16 элементы C1, C2, L1 формируют КЦ - 1, элементы C 5, C 6, L 3 формируют КЦ - 2, элементы L7, C8, C9, L8 формируют выходной трансформатор сопротивлений, стабилизатор напряжения базового смещения выполнен на транзисторах VT 2 и VT 4.

Расчет элементов стабилизатора напряжения базового смещения

Стабилизатор напряжения базового смещения на транзисторах VT 2 и VT 4 используется для стабилизации угла отсечки транзисторов VT 1 и VT 3 усилителя при изменении уровня усиливаемого сигнала и температуры основания усилителя, на котором устанавливаются эти транзисторы. Кроме того, применение стабилизатора напряжения базового смещения позволяет осуществлять линеаризацию начального участка амплитудной характеристики разрабатываемого усилителя.

В известной литературе нет описания методики расчета элементов рассматриваемого стабилизатора. В этой связи предлагаются следующая методика их расчета.

Перейти на страницу: 1 2 3 4

Еще статьи по технике и технологиям

Расчет фидерного тракта
Целью данной курсовой работы является расчет характеристических параметров четырехполюсника, коэффициента передачи и переходных процессов. Четырёхполюсник - электрическая цепь, осуществляющая передачу сигналов от одного объекта к д ...

Система автоматического регулирования
регулятор система автоматический Одной из центральных задач теории автоматического управления является задача синтеза систем, в результате решения которой определяется состав, структура САУ и параметры всех ее устройств из условия удовле ...

© 2021 | www.techexpose.ru