1. Моделирование фнч на сосредоточенных элементах.

Несущая частота F=121 Мгц

Входное сопротивление R_вх=15 Ом

Выходное сопротивление R_вых=50 Ом

Выходная мощность P_вых=40 Вт

Полоса согласования ΔF=5 МГц

Рис.2. Схема электрическая принципиальная.

Путем подбора номиналов конденсаторов и катушек индуктивностей двойного П-образного фильтра, была получена следующая частотная характеристика ФНЧ:

Рис.3. Частотная характеристика ФНЧ.

2. Моделирование микрополоскового СВЧ заграждающего фильтра.

Диапазон частот 1805-1880 МГц.

Рис.4. Схема электрическая принципиальная.

Путем подбора значений W_i и L_i заграждающего фильтра, была получена зависимость S-параметров от заданного диапазона частот:

Рис.5.График зависимости S-параметров от частоты.

3. Моделирование фильтра на замкнутых шлейфах.

Диапазон частот 2-2.5 ГГц.

Рис.6. Схема электрическая принципиальная.

Путем подбора значений W_i и L_i полосно-пропускающего фильтра, была получена зависимость S-параметров от заданного диапазона частот:

Рис.7. График зависимости S-параметров от частоты.

4. Расчет транзисторного усилителя диапазона СВЧ.

Диапазон частот 2-2.5 ГГц

Выходная мощность 40 Вт.

Используем транзистор CGH40045, имеющий следующие параметры:

P_вых=55Вт

С_к=0,8 пФ

Расчет колебательной цепи оконечного каскада.

1. Полная емкость контура С, исходя из условия :

С=0,8 пФ.

2. Индуктивность контура:

3. Характеристическое сопротивление контура:

Проверочное условие:

Условие выбора выполняется, транзистор выбран правильно.

4. Резонансное сопротивление контура:

,

где нагруженная добротность контура .

5. Вычисляем коэффициенты включения:

,

где

,

где сопротивление нагрузки R_Н=50 Ом.

6. Определим емкости С₁, С₂, С₃:

7. Рассчитаем КПД:

Расчет колебательной цепи ГВВ дециметрового диапазона.

W=50 Ом,

Для расчетов выбираем неорганический диэлектрик поликор с относительной диэлектрической проницаемостью . Отношение, гдеw-ширина полоска, h-толщина подложки из диэлектрика.

1. Вычислим длины отрезков l₁, l₂, l₃:

, где к=1,2,3…

2. Найдем эффективную диэлектрическую проницаемость, для этого определим соотношение w/h и h/w:

w/h=0.96

h/w=1.04

Эффективную диэлектрическую проницаемость определим по формуле:

3. Найдем ширину полосков:

4. Конструктивные длины отрезков l_k1, l_k2, l_k3, определим по следующим формулам:

Расчет элементов входной цепи.

1. Находим длины отрезков l₆, l₇:

2. Найдем ширину полосков:

3. Эффективную диэлектрическую проницаемость определим по формуле:

4. Конструктивные длины отрезков l_k6, l_k7, определим по следующим формулам:

5. Разделительная емкость С₁ найдем по формуле:

,

где

Рис.8. Схема электрическая принципиальная.

Путем подбора значений R_i,С_i,W_i и L_i СВЧ фильтра, была получена зависимость S-параметров от заданного диапазона частот:

Рис.9.График зависимости S-параметров от частоты.

5. Расчет транзисторного усилителя умеренного диапазона волн.

Несущая частота F=121 Мгц

Входное сопротивление R_вх=15 Ом

Выходное сопротивление R_вых=50 Ом

Выходная мощность P_вых=40 Вт = P₁

Полоса согласования ΔF=5 МГц

1. Расчет коллекторной цепи транзистора.

   1. Амплитуда первой гармоники напряжения на коллекторе U_{к кр} в критическом режиме:

задаемся углом отсечки 120⁰>θ_нч>80⁰, коэффициент разложения α(θ) берем из таблицы.

Е_к – напряжение питания,

Выбираем E_к=30 В

Для выбранного транзистора 2Т922В в справочнике приведены значения r_нас = 0.8 Ом.

2. Максимальное напряжение на К.

3. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

4. Постоянная составляющая коллекторного тока:

5. Высота импульса коллекторного тока:

6.4 9 А

6. Мощность, потребляемая от источника питания:

7. Коэффициент полезного действия коллекторной цепи:

проверка:

8. Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:

9. Сопротивление коллекторной нагрузки:

R_экв. для мощных ВЧ-генераторов имеет малую величину и может составлять доли Ома, величина >100 (Ом) характерна для усилителей напряжения и маломощных УМ и НЧ-умножителей частоты.

2. Расчет базовой (входной) цепи транзисторного генератора по схеме ОЭ.

   1. Амплитуда первой гармоники базового тока:

где , типовое значениеh_{21э тип} = 50 (2Т922В)

при правильном выборе транзистора

R_экв. известно из п. 1.9

С_к – емкость коллекторного перехода;

f_Т – граничная частота транзистора.

2. Максимально возможная величина сопротивления по радиочастоте резистора, включенного между базовым и эмиттерным выводами транзистора:

Для 2Т922В значение указано в справочнике C_э = 600 пФ.

S_П – крутизна по эмиттерному переходу:

(2.13)

I_K1 – ток первой гармоники коллекторного тока

I_Kmax – высота импульса коллекторного тока, выбирается в зависимости от требуемой мощности и

(2.15)

t_П – температура перехода [^◦С] . Для 2Т922В _{, т.к. транзистор кремниевый.}

Сопротивление эмиттера r_э рассчитывается по формуле:

С_к – емкость коллекторного перехода.

Если R_БК < 500 [Ом], то R_БК применять не рекомендуется.

Необходимо проверить целесообразность подключения R_БК.

определим мощность рассеивания

Условие

1.777< 3.06

выполняется, R_БК подключается.

При подключении R_БК проверяем:

Полученное значение должно удовлетворяет условию:

3. Величина дополнительного резистора R_доп, задающего смещение Е_БЭ=Е_отс, т.е. θ=90⁰.

где Е_отс=Е;

;

h_21э – коэффициент передачи по току на рабочей частоте h_21э=

h_21эо – статистический коэффициент передачи по току.

R_доп. >1 (Ом), в схему дроссель не включается.

, расчет проведен правильно, в дальнейших расчетах используется R_доп.

2.4.Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе

0.572 < 4

2.5.

С_КА – активная (внутренняя) часть емкости коллекторного перехода

ζ – зависит от технологии изготовления транзистора, для 2Т922В ζ=3.

2.6. Входная мощность:

2.7. Коэффициент усиления по мощности:

2.8.Постоянные составляющие базового и эмиттерного токов:

2.9.

с учетом R_{Б корр}

2.10.Уточненное значение величины смещения на Б:

Е_отс – напряжение отсечки коллекторного тока (справочник).

Полученная величина Е_БЭ должна совпадать со значением п.2.3.

3. Расчет согласующих цепей.

3.1. При расчете согласующей цепи выходного каскада необходимо определить коэффициент фильтрации, исходя из заданной выходной мощности в антенне Р_А и мощности второй гармоники Р₂ = 25 мВт:

где n = 2 – номер гармоники

α₁, α_n – коэффициенты разложения последовательности косинусоидальных импульсов выходного тока.

;

Коэффициент фильтрации задан в децибелах, его надо пересчитать:

3.2. Полученный коэффициент фильтрации необходимо распределить между фильтром согласующей цепи выходного каскада Ф и антенным контуром Ф_А:

Для этого определим параметры антенного контура:

где n = 2 – номер гармоники.

Q – добротность антенного контура.

Определим добротность антенного контура, имеющего сопротивление:

где R_A – активное сопротивление антенны,

Х_А – реактивное сопротивление антенны.

при :

Волновое сопротивление ρ выбираем равным 75 [Ом], т.к. антенны подключаются к выходному каскаду с помощью коаксиального кабеля,

3.3.Определим коэффициент фильтрации согласующей цепи выходного каскада:

3.4. Исходя из требуемого коэффициента Ф, рассчитаем параметры согласующей цепи.

ρ₁

ρ₂

R_А

или

R_вх

X₃

X₁

R_экв

X₂

Q₁ = Q₂ = Q

Рис. 3.1

Исходным для расчета является выбор добротности колебательных контуров. Для сдвоенного П-контура

(3.2)

Зададимся Q =1.5. (3.3)

Полоса пропускаемых частот:

КПД системы контуров:

где Q_x.x - добротность ненагруженного контура, Q_x.x = 100.

Прежде чем приступить к расчету параметров фильтра, необходимо убедиться также в том, что заданное сопротивление нагрузки (фидера или антенны) больше минимально допустимого:

для системы двух П-контуров

Определим добротность

Полученная Q_пров должна совпадать с выбранной добротностью Q (Q_пров ≈Q, Q = 1.5 ).

Элементы фильтров определяются по формулам:

Рассчитаем С₁

Выберем емкость из ряда Е24: Ф.

Рассчитаем С₂

Выберем емкость из ряда Е24: Ф.

Рассчитаем С₃

Выберем емкость из ряда Е24: Ф.

Рассчитаем L₁

Рассчитаем L₂

Рассчитав емкости фильтров, необходимо номиналы конденсаторов выбирать по стандартному ряду, учитывая паразитные емкости транзистора.

для оконечного каскада