Расчет и конструирование радиопередатчика

Схема умножителя частоты ни чем не отличается от схемы усилителя мощности. Главное отличие – режим работы транзистора.

Основным недостатком умножителей частоты является низкий КПД, поскольку основным продуктом работы транзистора выступают высшие гармоники коллекторного тока. Чем выше коэффициент умножения (номер полезной гармоники), тем ниже КПД. Для повышения выхода энергии пользуются опти

мальным углом отсечки, который определяется следующим выражением:

, (5.1)

В данном проекте будем использовать коэффициент умножения n = 5. Согласно (5.1) при данном коэффициенте умножения, оптимальный угол отсечки выберем 24 градусов. Методика расчета эквивалентна расчету усилителя мощности и ведется следующим образом.

(5.2)

В качестве полезной мощности на выходе, выступает мощность возбуждения следующего по схеме каскада и равна Рвх. = 4.75 мВт.

По полученной мощности и частоте выберем в качестве нелинейного элемента, на основе которого будет построен умножитель частоты, транзистор КТ397А-2. Его параметры:

Рассчитаем амплитуду переменного напряжения на коллекторе (предварительный расчет):

, (5.3)

Рассчитываем напряжение источника коллекторного питания (предварительный расчет):

, (5.4)

Из ряда стандартных значений напряжений питания выберем напряжение равное Ek=20В. Рассчитываем амплитуду напряжения на коллекторе:

, (5.5)

Рассчитываем остаточное напряжение на коллекторе:

, (5.6)

Рассчитываем амплитуду импульса коллекторного тока:

. (5.7)

Рассчитываем постоянную составляющую тока коллектора:

. (5.8)

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

, (5.9)

, (5.10)

, (5.11)

. (5.12)

Расчёт Y–параметров:

,(5.13)

, (5.14)

. (5.15)

Активная составляющая выходного сопротивления транзистора:

, (5.16)

где Re(Y22)-действительная часть выходной проводимости.

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

. (5.17)

Амплитуда первой гармоники коллекторного тока

. (5.18)

Первая гармоника тока, протекающая через нагрузочный контур:

. (5.19)

Сопротивление нагрузочного контура, необходимое для обеспечения критического режима:

, (5.20)

Максимальная мощность, потребляемая от источника коллекторного питания:

. (5.21)

Мощность переменного тока, поступающая в нагрузочный контур:

, (5.22)

Коэффициент полезного действия коллекторной цепи при номинальной нагрузке:

. (5.23)

Максимальная рассеиваемая мощность на коллекторе транзистора:

. (5.24)

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

Угол дрейфа на рабочей частоте (в градусах):

, (5.25)

Угол отсечки импульсов эмиттерного тока:

Qэ = Qк – 0.5·jдр=24-0.5·3.66=22.170, (5.26)

Модуль коэффициента усиления по току в схеме с общей базой на рабочей частоте:

, (5.27)

Первая гармоника тока эмиттера:

, (5.28)

Высота импульса тока эмиттера:

, (5.29)

Модуль комплексной крутизны транзистора на рабочей частоте:

, (5.30)

Амплитуда напряжения возбуждения на рабочей частоте:

, (5.31)

Постоянная составляющая тока базы:

, (5.32)

Напряжение смещения, обеспечивающее требуемый угол отсечки тока эмиттера:

Еб = 0.7 – Umб·cosQэ – Iбо·r'б=0.7-4.12·0.926-13.85=-3.11 B, (5.33)

Угол отсечки импульсов тока базы:

, (5.34)

Определяем коэффициенты разложения базового тока: aоб=0.08, a1б=0.16. Активная составляющая входного сопротивления:

 Скачать реферат