Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Конструктивный расчет элементов нагрузочной системы



 

В процессе конструктивного расчета нагрузочной системы необходимо выбрать номинальные значения стандартных деталей (С0 ,Cl, С2), входящих в контур, и определить конструктивные размеры нестандартных деталей( ).

При выборе номинального значения конденсатора Cl необходимо учитывать, что параллельно ему подключена выходная емкость транзистора.

Для настройки контура в резонанс и обеспечения оптимальной связи с нагрузкой в состав емкостей С0 и С2 целесообразно включить подстроенные конденсаторы (рисунок 6.5).

Рисунок 6.5

 

Расчет контурной катушки проводится в следующем порядке:

1) размеры катушки показаны на рисунке 6.6.

Рисунок 6.6

 

2) задаемся отношением в пределах

;

3) определяем площадь продольного сечения катушки no формуле,

,

где Кs=0,1‑1 – удельная тепловая нагрузка на 1 см2 сечения катушки [15], Вт/см2;

4) определяем длину l и диаметр D катушки по формулам

,

;

5) число витков N катушки [16]

,

где L0 – индуктивность, мкГн

6) диаметр d провода катушки (мм) вычисляем по формуле [16]:

,

 

где Iк – амплитуда контурного тока в амперах, f – рабочая частота, МГц,

 

;

7) собственное сопротивление потерь контурной катушки на рабочей частоте

,

где f – рабочая частота, МГц, d – диаметр провода, мм, D – диаметр катушки, мм;

 

8) коэффициент полезного действия контура

.

 

6.3.4 Расчет нагрузочной системы на полосковых линиях
[14, 17, 18]

 

В диапазоне СВЧ нагрузочные системы транзисторных каскадов строятся на основе полосковых линий, что обеспечивает высокое качество согласования и фильтрации в приемлемых габаритах. Возможные варианты нагрузочных систем на полосковых линиях весьма разнообразны. Ниже приводится электрический и конструктивный расчет нагрузочной системы СВЧ, выполненной с применением несимметричной полосковой линии (НПЛ) (рисунок 6.8).

Схема нагрузочной системы приведена на рисунке 6.7.

Рисунок 6.7

 

Она состоит из четвертьволнового отрезка НПЛ (l0 – длина отрезка, r0 – его волновое сопротивление), выполняющего роль трансформатора сопротивления и двух шлейфов (l1, r1 и l2, r2) нагруженных на емкости Cl н С2. Эти шлейфы выполняют роль компенсаторов реактивных сопротивлений на входе и выходе четвертьволнового трансформатора.

Исходные данные для расчета. Y22 – выходная проводимость транзистора на рабочей частоте Zн=Rн+н – комплексное сопротивление нагрузки, – критическое сопротивление нагрузки транзистора.



Электрический расчет нагрузочной системы на НПЛ:

1) реактивное входное сопротивление шлейфа (l1, r1), необходимое для компенсации реактивной составляющей выходной проводимости транзистора Im(Y22)

;

2) реактивное входное сопротивление шлейфа (l2, r2), необходимое для компенсации реактивной составляющей сопротивления нагрузки Zн

;

3) эквивалентное активное сопротивление, подключенное к выходу четвертьволнового трансформатора (l0, r0) после компенсации реактивной составляющей сопротивления нагрузки

;

4) волновое сопротивление четвертьволнового трансформатора, соответствующее условию согласования транзистора с нагрузкой

.

Конструктивный расчет нагрузочной системы на НПЛ:

1) выбираем диэлектрик для изготовления подложки НПЛ и по табл. 6.1.определяем его диэлектрическую проницаемость

Таблица 6.1

Значения диэлектрической проницаемости диэлектриков

Диэлектрик ε
Тефлон фольгированный ФФ–4
Кварцевое стекло С5–1 3,8
Окись бериллия 6,6
Поликор 9,6
Полистирол ПТ–16

 

2) по формуле

,

где величина определяется геометрическими параметрами НПЛ (рисунок 6.8). Строим график .

Рисунок 6.8

 

По построенному графику находим значение , при котором ;

3) Задаемся толщиной подложки h (обычно 0,5‑1 мм) и определяем

;

4) определяем длину волны в НПЛ с волновым сопротивлением

,

где – длина волны в свободном пространстве на рабочей частоте, м;

5) длина четвертьволнового трансформатора

;

6) задаемся шириной шлейфов Wl и W2, определяем соответствующие значения A1 и А2, и , и , воспользовавшись вышеприведенными формулами;

7) задаемся значениями емкостей Cl и С2 (пФ). Для настройки нагрузочной системы удобно в качестве Cl и С2 взять подстроечные конденсаторы, а при расчете взять средние значения подстроечных емкостей;



8) определяем реактивные сопротивления конденсаторов Cl и С2 на рабочей частоте

,

;

9) определяем длины и шлейфов

,

;

10) приводим эскиз топологии нагрузочной системы СВЧ (рисунок 6.9).

Рисунок 6.9

 

Умножители частоты

 

Особенностью транзисторных умножителей частоты, по сравнению с усилителями мощности, является низкий к.п.д. Это обусловлено, во-первых, меньшим содержанием высших гармоник в импульсе коллекторного тока и, во-вторых, высокой добротностью колебательного контура (нагрузочной системы). Транзисторы рекомендуется выбирать с большим значением граничной частоты и работать при пониженном напряжении коллекторного питания.

В зависимости от соотношения граничной частоты транзистора и частоты выходных колебаний расчет умножителя частоты будем производить по различным методикам. Если транзистор будем считать безынерционным элементом. Пусть заданы выходная мощность Рn, частота выходных колебаний fn и коэффициент умножения n. Выбираем транзистор, исходя из мощности и частоты.

Выбираем угол отсечки . Определяем коэффициенты разложения

, , … , .

Расчет коллекторной цепи:

1) Определяем крутизну линии критического режима . Для некоторых типов транзисторов этот параметр приводится в [5]. В других случаях его можно определить либо по характеристикам, либо по формулам

, , ,

если величины , , даны в справочнике [11].

2) вычисляем вспомогательный параметр , необходимый для выбора напряжения источника питания:

;

3) выбираем Ек, учитывая следующие неравенства:

Ек min<Ек<Ек доп.

4) вычисляем коэффициент использования коллекторного напряжения

;

5) амплитуда переменного напряжения на коллекторе

;

6) амплитуда n-ной гармоники коллекторного тока

;

7) максимальное значение коллекторного тока

;

8) постоянная составляющая коллекторного тока

.

Проверяем условие ;

9) потребляемая мощность

;

10) мощность, рассеиваемая на коллекторе

.

Проверяем условие ;

11) коэффициент полезного действия

.

Рассчитываем базовую цепь:

12) коэффициент усиления тока в схеме с общим эмиттером [14]

,

где , – параметры типового режима, указанного в справочнике, – частота сигнала на входе умножителя;

13) крутизна

,

где

,

– температура перехода в градусах Цельсия;

14) амплитуда переменного напряжения на базе

;

15) амплитуда первой гармоники базового тока

;

16) мощность возбуждения

;

17)коэффициент усиления по мощности

;

18) входное сопротивление

;

19) смещение на базе

.

Если условие не выполняется, необходимо воспользоваться методикой расчета, изложенной в [14].

 

Автогенераторы (AГ)

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!