Расчет и конструирование радиопередатчика

Рефераты / Коммуникации, связь и радиоэлектроника / Расчет и конструирование радиопередатчика

Усилитель мощности, по сути, является генератором с внешним возбуждением. Как правило, генераторы с узкодиапазонной резонансной нагрузкой строят однотактными. Транзисторы могут работать с отсечкой тока, поскольку выходная цепь связи благодаря относительно низкому сопротивлению емкости Ск обеспечивает короткозамкнутую нагрузку на второй и более высоких гармониках. Применение двухтактных генера

торов на специальных балансных транзисторах, при резонансной нагрузке не оправдано, поскольку в данном случае труднее обеспечить симметрию работы плеч. Важное преимущество двухтактных генераторов с широкодиапазонной нагрузкой связано с взаимной компенсацией (фильтрацией) четных гармоник, но при резонансной нагрузке оно не существенно, так как необходимая фильтрация достигается правильным выбором LC- элементов в выходной цепи генератора.

Из сказанного выше, не обременяя себя лишними проблемами, выберем в качестве усилителя мощности генератор с внешним возбуждением по однотактной схеме построения. Активный же элемент, используемый в качестве усилительного, включим по схеме с общим эмиттером (ОЭ). Принципиальная схема усилителя мощности, выбранная в нашем случае, представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1- Принципиальная электрическая схема ГВВ

Для расчета генератора с внешним возбуждением, построенного на биполярном транзисторе включенного по схеме с ОЭ, воспользуемся методикой изложенной в [3].

Рассчитаем амплитуду переменного напряжения на коллекторе (предварительный расчет):

, (3.1)

Рассчитываем напряжение источника коллекторного питания (предварительный расчет):

, (3.2)

Из ряда стандартных значений напряжений питания выберем напряжение равное Ek=30В. Рассчитываем амплитуду напряжения на коллекторе:

, (3.3)

Рассчитываем остаточное напряжение на коллекторе:

, (3.4)

Рассчитываем амплитуду импульса коллекторного тока:

. (3.5)

Рассчитываем постоянную составляющую тока коллектора:

. (3.6)

Произведём расчёт высокочастотных Y–параметров на рабочей частоте. При расчёте значение тока эмиттера Iэ принимаем равным Iko. Расчёт вспомогательных параметров:

, (3.7)

, (3.8)

, (3.9)

. (3.10)

Расчёт Y–параметров:

, (3.11)

, (3.12)

. (3.13)

Активная составляющая выходного сопротивления транзистора:

, (3.14)

где Re(Y22)-действительная часть выходной проводимости.

Теперь, зная R22, найдем первую гармоники тока, протекающую через выходное сопротивление транзистора:

. (3.15)

Амплитуда первой гармоники коллекторного тока

. (3.16)

Первая гармоника тока, протекающая через нагрузочный контур:

. (3.17)

Сопротивление нагрузочного контура, необходимое для обеспечения критического режима:

, (3.18)

Максимальная мощность, потребляемая от источника коллекторного питания:

. (3.19)

Мощность переменного тока, поступающая в нагрузочный контур:

, (3.20)

Таким образом, в нагрузочный контур поступает не вся генерируемая транзистором мощность Р0, а лишь её часть Р11, причём разность Р0-Р11 составляет высокочастотные потери в транзисторе за счёт наличия паразитного сопротивления R22. Эти потери снижают К.П.Д. генератора и ухудшают тепловой режим работы транзистора.

Коэффициент полезного действия коллекторной цепи при номинальной нагрузке:

. (3.21)

Максимальная рассеиваемая мощность на коллекторе транзистора:

. (3.22)

На этом расчет коллекторной цепи можно считать законченным. Единственно, в дальнейшем необходимо будет учесть влияние выходного сопротивления транзистора в виде ослабления нагрузочного сопротивления, что приводит к уходу от критического режима работы, обеспечивающего оптимальный режим работы ГВВ.

Переходим к энергетическому расчёту цепей эмиттера и базы, используя методику, приведенную в [3].

Угол дрейфа на рабочей частоте (в градусах):

, (3.23)