2.4.Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе

0.51 < 4

2.5.

С_КА – активная (внутренняя) часть емкости коллекторного перехода

(2.11)

где С_К = С_КА + С_КП,

С_КП – пассивная ( внешняя ) часть емкости коллекторного перехода,

ζ – зависит от технологии изготовления транзистора, данные приведены в табл.3.

Таблица 3.

транзистор	сплавной	сплавно-диффузионный	меза	планарный меза-планарный, эпитаксиально-планарный
ζ	1	2	3	3…4

Если R_{вх оэ} – отрицательное, то усилитель мощности будет работать неустойчиво, необходимо изменить режим УМ или ввести R_Экорр.

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}

4.308 < 6.113

2.10.Уточненное значение величины смещения на Б:

Е_отс – напряжение отсечки коллекторного тока (справочник),

_вч – из расчета параметров транзистора (расчет структурной схемы).

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.

;

Если коэффициент фильтрации задан в децибелах, то 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 :

при :

Волновое сопротивление ρ выбираем равным:

• 50 [Ом] или 75 [Ом], если антенны подключаются к выходному каскаду с помощью коаксиального кабеля,

• или (200…400) [Ом] при подключении антенны с помощью двухпроводной линии.

3.3.Определим коэффициент фильтрации согласующей цепи выходного каскада:

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

R_ЭКВ из п. 1.9.

X_L

ρ₁

ρ₂

R_А

или

R_вх

X₃

X₁

X₂

R_А

или

R_вх

R_экв

ρ

X₁

R_экв

X₂

Q₁ = Q₂ = Q

Рис. 3.1,а

Рис. 3.1,б

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

при n = 2, Q_кс = Ф/6= (3.1)

для сдвоенного П-контура

(3.2)

Далее задаемся добротностью величиной более рассчитанного по ф. (3.1) или (3.2) значения, но менее пяти .

Если значения ф. (3.1) или ф. (3.2) меньше единицы, то задаются добротностью:

1<Q <5. (3.3)

В дальнейших формулах подставляем величину добротности Q, которой задались для одиночного П-контура Q = 2.3 для сдвоенного – Q = 1.5.

При расчетах промежуточных каскадов обычно ограничиваются однозвенными фильтрами (рис.3.1,а) или схемами (табл. 3.3), т.к. не целесообразно применять сложные фильтры, поскольку последующие каскады работают в режиме с отсечкой. Расчет фильтра промежуточного каскада начинают с ф.(3.3), далее по приведенной методике, но вместо R_А подставляется входное сопротивление следующего каскада R_{вх сл.каск.}.

Таблица 3.1.

Параметр контура	Значения параметра для П-контура
	одного	двух
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 одного П-контура

или R_{ВХ след. каск.}>R_Нmin

для системы двух П-контуров

или R_{ВХ след. каск.}>R_Нmin

Эквивалентное сопротивление коллекторной нагрузки берется из энергетического расчета усилителя мощности п.1.9.

Сначала рассчитываются параметры схемы (рис.3.1,а) по формулам таблицы 3.2.

Таблица 3.2.

Этапы расчета	Формулы для расчета схем
	Рис. 3.1,а	Рис. 3.1,б
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Мнимые числа не имеют физического смысла, то есть однозвенный фильтр в данном случае не подходит.

Проверяем добротность

Если , то расчет фильтра верен.

Если в ф.5 (табл. 3.2) при определении реактивного сопротивления Х₁ под корнем получается отрицательное число, то одиночный П-контур не реализуется. В этом случае необходимо задаться другой величиной добротности или рассчитать схему (рис.3.1,б). После расчета параметров двухзвенного фильтра (рис.3.1,б) также необходимо определить добротность

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

Элементы фильтров определяются по формулам:

Рассчитаем С₁

Рассчитаем С₂

Рассчитаем С₃

Рассчитаем L₁

Рассчитаем L₂

причем надо иметь в виду, что в умеренном диапазоне частот (до 100 МГц) полученная индуктивность должна быть L > 50 нГн.

Если расчет рассмотренных вариантов согласующей цепи не получается, то можно рассмотреть другие виды фильтров: Г-, Т-, П-образных цепочек. В таблице 3.3 приведены схемы и расчетные формулы, в которых в качестве R₁ используется эквивалентное сопротивление коллекторной нагрузки из п. 1.9, в качестве R₂ – активное сопротивление антенны или входное сопротивление следующего каскада. В цепях табл. 3.3 сопротивление R₂ трансформируется в некоторое сопротивление R₀ , а затем R₀ - в R₁. При этом чем меньше или больше R₀ по отношению к R₁, R₂, тем лучшую фильтрацию будет обеспечивать П- и Т-цепочка, но тем ниже будет её КПД и уже полоса пропускания. Поэтому R₀ выбирают в пределах 1,5…10 раз меньше или больше, чем R₁ и R₂.

Рассчитав емкости фильтров, необходимо номиналы конденсаторов выбирать по стандартному ряду, учитывая паразитные емкости транзистора (рис. 3.1,а).

Для сдвоенного С_{2 конд} = С₂ = 24.24 пФ

для оконечного каскада

где С_к – емкость коллекторного перехода,

С_{э.след.к} – входная емкость эмиттерного перехода следующего каскада.

Номиналы по ГОСТу соответственно: -43 пФ, 24 пФ, 33 пФ

Поскольку конденсатор с отрицательным номиналом не имеет смысла, рассчитываем фильтры другого типа, см. Табл. 3.3

Аналогично подбираются конденсаторы для других вариантов схем.

Таблица 3.3

Схема	Расчетные соотношения	КПД
	Общий случай
Г-цепочка	при R1>R2 7.629 < 40, т.е. данный фильтр не подходит для рассчитываемого усилителя мощности
П-цепочка	R0<R1, R0<R2, R1 >R2 илиR1 <R2 7.629 < 40 фильтр подходит. Задаемся R0 = 6 Ом
Т1-цепочка	R0>R1, R0>R2, R1 >R2 илиR1 <R2 7.629 < 40 фильтр подходит. Задаемся R0 = 180 Ом
Т2-цепочка	R0>R1>R2 7.629 < 40 условие не выполняется

Элементы фильтров определяются по формулам:

Рассчитаем П-цепочку:

Рассчитаем С₁

Рассчитаем С₂

Рассчитаем L₁

причем надо иметь в виду, что в умеренном диапазоне частот (до 100 МГц) полученная индуктивность должна быть L > 50 нГн, т.к. данное условие не выполняется 34.63 < 50 нГн.

Рассчитываем Т1- цепочку

Рассчитаем С₁

Рассчитаем L₁

Рассчитаем L₂

причем надо иметь в виду, что в умеренном диапазоне частот (до 100 МГц) полученная индуктивность должна быть L > 50 нГн. 72.14 и 148.9 > 50 нГн. Данный фильтр не подходит по C₁ < С_к, как и в случае со сдвоенным П-контуром. Возможны два варианта решения: выбрать из партии транзисторов 2Т950А транзисторы с меньшей величиной С_к < C₁ или для Т1-цепочки подобрать R₀ так, что бы С_к < C₁ и L₁ > 30 нГн.

Список литературы:

1. Л.А. Гимадеева «Расчет структурной схемы радиопередающего устройства: Методические указания».

2. Радиопередающие устройства. /Под ред. В.В. Шахгильдяна; - М.: Радио и связь, 1996. – 560с

3. Проектирование радиопередатчиков: Учеб. пособие для вузов / В.В. Шахгильдян, М.С. Шумилин, В.Б. Козырев и др. ; Под ред. В.В. Шахгильдяна. – М.: Радио и связь, 2000. – 656с.: ил.

4. Федотов Я.А. Основы физики полупроводниковых приборов. - М.: Советское радио,1970.

5. Ю. В. Корчагин. О выборе типа транзистора для высокочастотного усилителя мощности. // Сб. “Полупроводниковые приборы в технике электросвязи.” Вып. 13 / Под ред. Николаевского. – М.: Связь, 1974.

6. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ: Учеб. пособие для вузов. /Под ред. Г. М. Уткина. - М.: Сов. Радио, 1979, -320 с.

7. Каганов В. И. Транзисторные радиопередатчики. - М.: Энергия, 1970. - 328 с.

8. Судаков Ю.И. Амплитудная модуляция и автомодуляция транзисторных генераторов: М.: Энергия, 1969.- 3

9. Радиопередающие устройства: Учебник для вузов. /Под ред. М.В. Благовещенского, Г.М. Уткина.

10. Гимадеева Л.А. Расчет частотно-модулированного автогенератора. Методические указания.

11. Верзунов М. В. И др. Проектирование радиопередающих устройств малой и средней мощности М.: Энергия, 1967.- 376 с.: ил.

12. Справочник по акустике. /Под ред. Сапожкова М.А.; - M.: Связь, 1979

13. Ю.И. Козюренко. Звукозапись с микрофона. – М.: Радио и связь, 1988. – 112с.: ил. – (Массовая радио библиотека).

14. Остапенко Г.С. Усилительные устройства: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1989. – 400с.: ил.

15. Аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / Б.П. Кудряшов, Ю.В. Назаров, Б.В. Тарабрин, В.А. Ушибышев. – М.: Радио и связь, 1981. – 160с., ил. – (Массовая радиобиблиотека; вып. 1033).

16. Шахмаев М.М. Системы радиосвязи с однополосной угловой модуляцией. – Казань: Фен, 2001. – 192с.

17. Проектирование радиопередающих устройств. Под ред. А.П.Сиверса. Учебное пособие для вузов, М., 1976. Авторы: Клич С.М., Кривенко А.С., Носиков Г.Н. и др.

9