Расчет и конструирование радиопередатчика

, (3.33)

Мощность возбуждения на рабочей частоте без учёта потерь во входном согласующем контуре:

, (3.34)

Коэффициент усиления по мощности, без учёта потерь во входном и выходном согласующих контурах:

, (3.35)

Общая мощность, рассеиваемая транзистором:

Pтр=PК+Pвозб=32.23+2.42=29.82 Вт (3.36)

3.2 Расчет выходной колебательной системы

При проектировании выходных колебательных систем (ВКС), устанавливаемых после оконечного каскада передатчика, на первом плане стоит обеспечение заданной фильтрации высших гармоник. Высшие гармоники тока или напряжения, образованные в процессе работы транзистора в нелинейном режиме, должны быть ослаблены в нагрузке передатчика (антенне, фидере) до уровня, определяемые международными нормами.

Кроме всего прочего, к ВКС ставиться требование к трансформации нагрузочного сопротивления при достаточно простой конструктивной реализации даже ценой некоторого снижения требований к КПД цепей связи и к фильтрации побочных составляющих. В отдельных случаях цепи согласования и коррекции могут включать полную или частичную трансформацию нагрузочных сопротивлений.

В узкополосных усилителях мощности на транзисторах широкое применение получил П-образный контур, принципиальная схема которого изображена на рисунке 3.2. Этот контур сводится к приведённому П-образному контуру (см. рис. 3.3).

Рисунок 3.2 Рисунок3.3

Данная цепь согласования – это, по сути, параллельный колебательный контур с разделёнными ёмкостями. Такое разделение и обеспечивает получение коэффициентов включения транзистора и нагрузки в контур, отличных от единицы. При определённом выборе коэффициентов включения осуществляется трансформация сопротивления нагрузки в оптимальное для каскада.

Очень важна в применяемой ЦС роль конденсатора С0. Во-первых, он осуществляет развязку каскадов по постоянному току, а главное, – обеспечивает реальность выполнения катушки индуктивности L (рис.3.3). Часто при расчётах величина индуктивности L0 оказывается невыполнимо малой.

Поскольку L, L0, C0 находятся в соотношении:

XL=XL0-XC0, (3.37)

то, при введении конденсатора С0, для постоянства величины эквивалентной индуктивности контура L необходимо увеличить значение индуктивности L0 (скомпенсировать отрицательную ёмкостную реактивность). Это при определённом соотношении между С0 и L приведёт к реальности выполнения катушки индуктивности L0.

Порядок расчета П – контура произведем согласно [3].

Величину характеристического сопротивления контура возьмем в пределах 250-500 Ом. r = 250 Ом. Определяем эквивалентную индуктивность контура L:

. (3.38)

Определяем минимально требуемую индуктивность контура L0:

. (3.39)

Примем величину L0 равной 1.53·10-7 Гн из условий, что L0> L0` и L0>L.

Определим емкость С0:

. (3.40)

Определяем величины ёмкостей конденсаторов C1 и C2, исходя из требуемых коэффициентов включения для согласования нагрузки с транзистором:

(3.41)

(3.42)

Рассчитаем внесённое в контур сопротивление:

. (3.43)

Определим добротность нагруженного контура:

, (3.44)

где r0=1.5 Ом – сопротивление собственных потерь в контуре. В [3] рекомендуется принимать для этого параметра значения в диапазоне 1¸2(Ом). Рассчитаем фактический коэффициент фильтрации П–контура:

, (3.45)

где n – порядок колебательной цепи. Для одиночного колебательного контура (однотактная схема) n=2, для двухтактной схемы n=3.

3.4 Конструкторский расчет элементов ВКС

В качестве элементов, входящих в ВКС, выступают в основном стандартные, такие как конденсаторы. Но, к сожалению, элемент, обеспечивающий необходимую индуктивность в ВКС, является нестандартным и не гостированным. Поэтому, подобные элементы, т.е. катушки индуктивностей, необходимо проектировать отдельно. Выходными данными в подобных расчетах, являются: параметры сердечника (основания) катушки, толщина намоточного провода, количество витков в намотке, сопротивление потерь. Методика расчета, приведенная ниже, соответствует методике представленной в [3]. На рисунке 3.4 представлено поперечное сечение катушки индуктивности и обозначены габаритные основные величины, используемые в дальнейшем при расчете. Порядок расчета следующий.

Рисунок 3.4 - Поперечное сечение катушки индуктивности

Зададимся соотношением длины катушки к её диаметру:

. (3.46)

Определим площадь продольного сечения катушки при удельной тепловой нагрузке Ks=0.6 Вт/см2:

. (3.47)

Определим длину l и диаметр D катушки по формулам:

, (3.48)

. (3.49)

Число витков N катушки:

. (3.50)

Для определения требуемого диаметра провода необходимо предварительно вычислить величину амплитуды тока, протекающего по катушке индуктивности, а, следовательно, и во всём контуре. В частности, ток контура протекает через конденсатор С1, который включен параллельно выходу транзистора. Тогда амплитуда колебаний тока контура определится как отношение амплитуды колебаний на конденсаторе (и на коллекторе, т.к. они включены параллельно) к величине ёмкостного сопротивления конденсатора:

. (3.51)

Минимально требуемый диаметр d[мм] провода катушки определяется выражением:

, (3.52)

где Iконт – амплитуда контурного тока в амперах;

 Скачать реферат