Расчет цепи согласования, Электрический расчет - Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией
Электрический расчет
К выходным, межкаскадным и выходным цепям согласования ЦС, установленным в ГВВ, предъявляется ряд требований:
- 1. ) Трансформация нагрузочных сопротивлений на основной частоте; 2. ) Обеспечение для входных цепей определенного входного сопротивления Zвх(n), а для входных цепей - определенного выходного сопротивления Zвых(n) на частотах высших гармоник; 3. ) Обеспечение заданных амплитудно - и фазочастотных характеристик; 4. ) Возможность перестройки в рабочей полосе частот и при изменениях нагрузки.
Для работы активного элемента (АЭ) оптимальном (граничном) режиме в выходную цепь необходимо включить сопротивление нагрузки Rгр (в нашем случае, рассчитанное по (3.2.9) Rэк ном = 19,34 Ом). Но сопротивление нагрузки реального потребителя энергии высокочастотных колебаний в общем случае отличается от выходного сопротивления транзистора в граничном режиме (в нашем случае по техническому заданию потребитель ВЧ энергии - фидер с входным активным сопротивлением Rвх фид = 75 Ом). Поэтому первой задачей ЦС (в нашем случае) является преобразование входного сопротивления фидера к выходному сопротивлению оконечного усилительного каскада. Другими словами необходимо трансформировать 75 Ом в 19,34 Ом, т. е. необходимо ЦС обеспечить коэффициент трансформации ? если смотреть от потребителя.
По предложенной структурной схеме связного передатчика с ЧМ (см. раздел 2) ЦС нет необходимости фильтровать высшие гармоники, т. к. эта задача лежит на "плечах " выходного фильтра. А также для обеспечения важного 4.) _ го требования к ЦС целесообразно использовать в качестве ЦС трансформатор на феррите (см. [5] стр. 216) при использовании которого отпадет необходимость в перестройке ЦС в рабочей полосе частот.
Такие широкодиапазонные трансформаторы с коэффициентом перекрытия по частоте 10...103 и выше выполняют обычно с магнитопроводом и разделяют их на два класса:
- Ш с доминирующеймагнитной связью между обмотками, те обычные трансформаторы; Ш с электромагнитной связью между обмотками, образованными отрезками длинных линий, так называемые трансформаторы на длинных линиях (ТДЛ).
Для современных мощных генераторных транзисторов характерны низкие входные и нагрузочные сопротивления, составляющие единицы и даже доли ома. При столь низких нагрузочных сопротивлениях частотные ограничения "сверху" определяются индуктивностями рассеяния, которые не должны превышать единиц и даже долей наногенри, что в обычных трансформаторах обеспечить затруднительно. Поэтому для трансформации столь низких сопротивлений в диапазоне частот 0,1...1000 МГц и выше используют ТДЛ, помещаемых на магнитопроводе из феррита (верхняя граничная частота полосы пропускания такого трансформатора ограничена потерями в линиях, а также индуктивностями выводов соединительных проводов (монтажа) и паразитными межвитковыми емкостями, а нижняя частота индуктивностями намагничивания обмоток).
В нашем случае мы в качестве ЦС будем использовать ТДЛ, который изображен на рис. 4.1.1 с коэффициентом трансформации ? (см. выше). При построении трансформатора с коэффициентом трансформации отличным от 1:1, используют N линий (в нашем случае число линий N = 2), включаемых параллельно и последовательно по входу и выходу в различных комбинациях. В нашем случае, соответственно, для обеспечения коэффициента трансформации сопротивления ? достаточно включить две линии с одинаковыми волновыми сопротивлениями л, параллельно с одной стороны и последовательно с другой (см. рис. 4.1.1).
Рис. 4.1.1 ТДЛ с коэффициентом трансформации ?
Предполагается, что линии достаточно разнесены в пространстве и между их проводниками не образуется дополнительных магнитных и электрических связей. В этом случае, чтобы каждая линия была нагружена на согласованное сопротивление. Необходимо выполнить условие:
Rн = N л
Откуда:
В нашем случае N = 2, Rн = 75 Ом (входное сопротивление фидера), Uг=Uк max=Uк1 гр =17,032 В (см раздел 3.2).
Подставляя в и (4.1.2) входящие величины имеем:
По техническому заданию мощность на выходе передатчика (на нагрузке) должна быть 6 Вт (с запасом 7,5 Вт) то амплитудные значения напряжения и токав нагрузке можно определить по формулам:
После подстановки численных значений в (4.1.3) имеем:
Амплитудные значения напряжения и тока в линии можно определить по формулам:
Подставив в формулы (4.1.4) требуемые величины, с учетом того, что Iк max = 1,762 А (см раздел 3.2) получаем:
Отметим, что вторую линию у которой продольное напряжение равно 0 (см рис. 4.1.1) нет необходимости наматывать на феррит, хотя длина этой линии должна быть такой же как и у первой.
Теперь можно рассчитать требуемую продольную индуктивность линии по формуле (4.1.5), при условии 1 = 0,201 (=0,0098) берем из [5] таблицы 3.7 стр. 239 при условии, что m=1 и а = 0,0436, где а - неравномерноть АЧХ в полосе пропускания в дБ.
Подставляя в (4.1.5) необходимые величины получаем требуемую продольную индуктивность линии:
Используя данные конструктивного расчета (см. раздел 4.2) Можно рассчитать амплитуду магнитной индукции в ферритовом сердечнике по формуле:
В этой формуле S - площадь сечения сердечника, рассчитанная по формуле (4.2.4) и равная 0,225 см2, а _ количество витков кабеля (линии), рассчитанное по формуле (4.2.2) и равное 3,5 витка. Поэтому после подстановки в (4.1.6) численных значений имеем:
Далее можно определить удельные тепловые потери в феррите по формуле (4.1.7), где ) уточняется по таблице (4.2.2):
После подстановки численных величин в получаем:
Далее рассчитывается мощность потерь в объеме ферритового сердечника ЦС по формуле:
В этой формуле используются геометрические размеры ферритового сердечника, определенные в разделе 4.2. Поэтому после подстановки в (4.1.8) численных значений получаем:
Далее определяются потери в линиях ЦС на частоте f по формуле (4.1.9), где 0 и f0 берется из таблицы 4.2.1; n - показатель степени (можно принять равным 0,5...1,0); lл - геометрическая длина линии, м, рассчитанная по (4.2.5).
Подставив в формулу (4.1.9) численные значения входящих в нее величин получаем:
Теперь, наконец, можно рассчитать КПД ТДЛ, т. е. нашей ЦС по формуле:
После подстановки численных значений в (4.1.10) получаем расчетное значение КПД ТДЛ:
На этом электрический расчет ЦС заканчивается.
Похожие статьи
-
Расчет базовой цепи - Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией
Для транзисторов УВЧ и СВЧ существенную роль играют LC - элементы, образующиеся между кристаллом и корпусом транзистора. При расчете входной цепи...
-
Для современных мощных биполярных транзисторов, как правило, оговаривается номинальное напряжение коллекторного питания Ек. п. В нашем случае по...
-
Конструктивный расчет - Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией
Главной задачей данного конструктивного расчета является расчет геометрии катушек индуктивности входящих в состав выходного фильтра. Это необходимо для...
-
Выбор усилительного полупровдникового прибора Сложность современных радиоэлектронных систем наряду со специфическими радиотехническими требованиями...
-
Из приведенных выше примеров расчета видно, что наибольшие искажения АЧХ обусловлены входной цепью. Для расширения полосы пропускания входных цепей...
-
Расчет цепи питания - Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией
Выходная цепь активного элемента (АЭ) содержит цепь согласования (ЦС) с нагрузкой и источник питания, Эти элементы можно включить последовательно или...
-
Выбрать и рассчитать: В процессе проектирования радиопередающего устройства (в нашем случае оконечного мощного каскада) обязательно нужно...
-
Электрический расчет Высшие гармоники тока или напряжения, образованные в результате работы транзисторов в нелинейном режиме, должны быть ослаблены в...
-
Введение - Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией
Человечество шагнуло в третье тысячелетие и теперь стало очевидным то, что все ускоряющийся и ускоряющийся темп жизни требует все большей и большей...
-
Расчет цепи смещения - Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией
В мощных выходных каскадах, где транзисторы обычно работают с отсечкой тока (в нашем случае =90), для получения линейной модуляционной характеристики...
-
Существует несколько способов получения частотной (ЧМ) (фазовой (ФМ)) модуляции [3, 4, 5]. Угловая модуляция может быть получена прямым способом, когда...
-
Принципиальная схема усилителя с межкаскадной КЦ второго порядка приведена на рисунке 8.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 8.1,б....
-
Определяем сопротивление резистора Rк. R3= Rк (0.2 0.3) RВых = 0.25*24662 (Ом),где RВых = RВх. ок. Определяем сопротивление резистора Rэ. Rэ =R4= 0.5*Rк=...
-
В характерных радиочастотных каскадах передатчиков (генераторах с внешним возбуждением), применяются разнообразные радиодетали _ катушки индуктивности,...
-
Приемник с переменной настройкой УРЧ состоит из каскада транзисторного резонансного усилителя с ОЭ, в котором колебательный контур настроен на частоту...
-
Определим граничную частоту усиления ФПУ. Коэффициент усиления К цепи, как функцию передачи информации линейной цепи, представить в операторной форме...
-
Принципиальная схема усилителя с межкаскадной корректирующей цепью четвертого порядка [15] приведена на рисунке 9.1,а, эквивалентная схема по переменному...
-
Принципиальная схема каскада с высокочастотной индуктивной коррекцией приведена на рисунке 4.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке...
-
Для реализации УНЧ выбираем микросхему КР538УН3 - одноканальный сверхмалошумящий усилитель низкой частоты. Ее параметры: UПит - 57.5(В) UM. вых. max. -...
-
Выбор транзисторов, по допустимой мощности рассеяния на коллекторе, и максимальной амплитуде коллекторного тока: PMax(0.250.3)PВых РMax(0.2750.33) (Вт)...
-
Расчет выходного частотного фильтра - Основы проектирования приборов и систем
В качестве выходного фильтра целесообразно применить фильтр нижних частот (ФНЧ) с плоской АЧХ (фильтр Баттерворта), имеющий максимальный коэффициент...
-
Источники сигнала и входные резисторы можно подключать и к не инвертирующему входу ОУ. (рис. 1.3) Рис.1.3 Не инвертирующий усилитель При замкнутой...
-
Расчет первого умножителя частоты - Передатчик спутниковой радиосвязи
Расчет умножителя частоты на варакторе приведен в [3]. Выберем варактор для умножителя по частоте и мощности: - исходные данные: - коэффициент умножения...
-
Выбор варакторных умножителей частоты обусловлен невозможностью реализации (сложности реализации) транзисторных умножителей на полученных частотах. Для...
-
Выходной каскад для согласования с внешней нагрузкой выполнен по схеме эмиттерного повторителя. При этом RН=50 Ом и ток покоя выбирается достаточно...
-
В настоящее время радиопередающие устройства получили широкое распространение. Они находят применение в радиосвязи, в РЛС, в сотовой телефонии и в...
-
Произведем расчет кварцевого автогенератора, по методике представленной в [3]. Исходные данные - частота генератора F Р =80 МГц; - выходная мощность Р Н...
-
Заключение - Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией
На сегодняшний день все вопросы касающиеся радиосвязи и средств ее непосредственного обеспечения очень актуальны, тем боле, что радиосвязь с каждым днем...
-
При работе усилителя коэффициент усиления не остается постоянным, а изменяется вследствие следующих дестабилизирующих факторов: - присутствие в схемах...
-
Расчет оконечного усилителя мощности - Передатчик спутниковой радиосвязи
Произведем расчет работы многорезонаторного пролетного клистрона по методике представленной в [6], с уточнениями приведенными из[2]. По данным ТЗ,...
-
10. Коэффициент частотных искажений (МН) распределяется равномерно между всеми искомыми элементами схемы, определяется коэффициент частотных искажений...
-
Определим параметры транзистора ГТ329А при эмиттерном токе 5 мА: Ом - активное сопротивление эмиттерного перехода Ом мСм - активная составляющая входной...
-
Предположим, что напряжение на входе детектора равно 150 мВ. Требуемый коэффициент усиления линейного тракта определяется как: (10) Реальный коэффициент...
-
Этот расчет проводим графоаналитическим методом. Графические построения проводим с помощью выходных и входных вольтамперных характеристик транзистора. На...
-
Разработать интегрирующий усилитель на основе операционного усилителя с выходным каскадом на транзисторах. Провести графоаналитический расчет выходного...
-
Расчет выходного каскада - Разработка дифференциального усилителя
Расчет усилителя мощности на транзисторах Определим мощность, рассеиваемую на нагрузке: W Определим ток, протекающий через нагрузку: A Определим величину...
-
Составление выражения для операторного изображения искомой функции Рис. 7 Схема замещения для операторного метода При составлении операторной схемы все...
-
Аппаратура ТРЦ3 - Рельсовые цепи тональной частоты
Аппаратура ТРЦ третьего поколения разрабатывалась с учетом возможности работы на участках с удельным сопротивлением балласта до 0,04 Ом-км. При этом...
-
Расчет выпрямителей с индуктивно - емкостным фильтром - Расчет вторичного источника электропитания
При токах нагрузки, превышающих 500 мА, применение простейшего емкостного фильтра не оправдано, т. к. для обеспечения необходимой фильтрации требуется...
-
Как известно, частота автоколебаний в таком генераторе определяется формулой (1), А затухание в частотно-зависимой ветви обратной связи на частоте 0 ....
Расчет цепи согласования, Электрический расчет - Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией