Разработка РПУ

     Параметры транзистора:

     r_нас=3 Ом

     r_б=2 Ом

     r_э=0,01 Ом

     β=10...50

     f_т=700 МГц

     Ск=8 пФ

     Сэ=70 пФ

     Lэ=1,7 нГн

     Lб=2,9 нГн

     Lк=2,4 нГн

     P’_k=5 Вт 

     Расчет  коллекторной цепи.

     Амплитуда первой гармоники коллекторного  напряжения:

      , где 

     Р₁ – выходная мощность с учетом потерь в цепях согласования 1,414 Вт,

     r_нас=3 Ом,

     Е_k=12В – напряжение питания.

     Усилитель мощности работает в режиме «В» с  углом отсечки  .

     Определим коэффициенты Берга:

      ; α₁=0,5; γ₁=0,5; α₀=0.318; γ₀=0.318;

     Тогда:

     

     Максимальное  напряжение на коллекторе U_kmax:

     U_kmax=E_k+U_k1=12В + 11,203В = 23,203 В < U_КЭдоп=65В

     Амплитуда первой гармоники коллекторного  тока I_k1:

     

     Постоянная  составляющая коллекторного тока I_k0 :

      < I_k0доп=0,8 A

     Постоянные  составляющие базового и эмиттерного  токов:

     

     Максимальная  величина коллекторного тока I_kmax:

       

     Мощность  потребляемая от источника питания  Е_k:

     

     КПД коллекторной цепи:

     

     Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:

     

     Сопротивление коллекторной нагрузки:

     

     Расчет  входной цепи транзистора.

     Предполагается, что между базовым и эмиттерным выводами по РЧ включают резистор Rд, сопротивление которого определяется:

     

     Сопротивление резистора Rд согласно ряду Е24 выберем равным 110 Ом.

     R_Д=110 Ом

     Амплитуда входного тока:

      ,

     где:

     

     Максимальное  обратное напряжение на эмиттерном переходе: 

      <U_БЭmax=4 B.

     Определим напряжение смещения на эмиттерном переходе:

     

     Расчет  эквивалентной схемы  транзистора.

      Рассмотрим эквивалентную схему  входного сопротивления транзистор

     Рис. 3.5  Эквивалентная схема входного сопротивления.

     

     

     

     

     

       

       

     Мощность  возбуждения:

     

     Коэффициент усиления по мощности:

       

     Расчет  блокировочных элементов.

     

     Выбираем  стандартные значения блокировочных  элементов из ряда Е24.:

     R₁ = 150 Ом

     C₁ = 1,1 нФ

     L₁ = 0,39 мкГн

 

     

     Расчет цепи согласовании между предоконечным каскадом УМ и выходным каскадом.

     

     Рис. 3.6 П-образная цепь согласования.

     R₁ = R_эквном = 37,986 Ом

     R₂ = 1,392 Ом

      

     

     

     

     

     

       
 
 
 

     

     Из  ряда: L₃ = 6,2 нГн; C₁ = 0,2 нФ; C₂ = 0,75 нФ; C₃ =12 пФ.

3. Расчет входного каскада.

     Для выходного каскада возьмем транзистор 2Т610А – предназначен для работы в схемах усиления мощности, генерирования, умножения частоты. Схема усилителя мощности представлена на рисунке 3.7.

     

     Рис. 3.7 Схема усилителя мощности.

     Параметры транзистора:

     r_нас=8 Ом

     r_б=28 Ом

     r_э=0 Ом

     β=50...250

     f_т=1000 МГц

     Ск=3,2 пФ

     Сэ=18 пФ

     Lэ=0,6 нГн

     Lб=2,4 нГн

     Lк=2,38 нГн

     P’_k=0,8 Вт 
 
 

     Расчет  коллекторной цепи.

     Амплитуда первой гармоники коллекторного  напряжения:

      , где 

     Р₁ – выходная мощность с учетом потерь в цепях согласования 0,109 Вт,

     r_нас=8 Ом,

     Е_k=12В – напряжение питания.

     Усилитель мощности работает в режиме «В» с  углом отсечки  .

     Определим коэффициенты Берга:

      ; α₁=0,5; γ₁=0,5; α₀=0.318; γ₀=0.318;

     Тогда:

     

     Максимальное  напряжение на коллекторе U_kmax:

     U_kmax=E_k+U_k1=12В + 11,701В = 23,701 В < U_КЭдоп=26В

     Амплитуда первой гармоники коллекторного  тока I_k1:

     

     Постоянная  составляющая коллекторного тока I_k0 :

      < I_k0доп=0,3 A

     Постоянные  составляющие базового и эмиттерного  токов:

     

     Максимальная  величина коллекторного тока I_kmax:

       

     Мощность  потребляемая от источника питания  Е_k:

     

     КПД коллекторной цепи:

     

     Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:

     

     Сопротивление коллекторной нагрузки:

     

     Расчет  входной цепи транзистора.

     Предполагается, что между базовым и эмиттерным выводами по РЧ включают резистор Rд, сопротивление которого определяется:

     

     _{Возьмем из Rд из ряда Е24 равным 910 Ом.}

     Амплитуда входного тока:

      ,

     где:

     

     Максимальное  обратное напряжение на эмиттерном переходе:

      <U_БЭmax=4 B.

     Определим напряжение смещения на эмиттерном переходе:

     

     Расчет  эквивалентной схемы  транзистора.

     Рассмотрим  эквивалентную схему входного сопротивления  транзистора .

     

     Рис. 3.8  Эквивалентная схема входного сопротивления.

     

     

     

     

     

     

     

     Мощность  возбуждения:

     

     Коэффициент усиления по мощности:

       

     Расчет  блокировочных элементов.

     

     Выбираем  стандартные значения блокировочных  элементов из ряда Е24.:

     R₁ = 3,9 КОм

     C₁ = 1 нФ

     L₁ = 6,8 мкГн 

 

     

     Расчет  цепи согласовании между  выходным и входным каскадами усилителя мощности.

     

     Рис. 3.9 П-образная цепь согласования.

     R₁ = R_эквном = 626,932 Ом

     R₂ = 4,58 Ом

      

     

     

     

     

     

       
 
 
 

     

     Из  ряда: L₃ = 0,043 мкГн; C₁ = 27 пФ; C₂ = 220 пФ; C₃ =10 пФ.

 

     

3. Расчет  генератора управляемого напряжением.

     Генераторы, управляемые напряжением, строят по обычным трехточечным схемам. Перестройку частоты в рабочем диапазоне осуществляют подачей на варикап VD1 управляющего напряжения, снимаемого с выхода УНЧ. С помощью варикапа VD2, включенного в контур автогенератора, осуществляют частотную модуляцию.

     

     Рис. 4.1 Генератор управляемый напряжением  с ЧМ.

     Исходные  данные для проектирования ГУНа:

     f_min = 149 Мгц;

     f_max = 155 МГц;

     Частота в режиме молчания: f_мт = 152 МГц;

     Девиация  частоты: Δf_ном = 100 кГц;

     Допустимое  отклонение напряжения смещения на варикапе: ξЕ_вт =10^-4;

     Относительная девиация: Δf’_ном = Δf_ном/ f_мт = 6,579·10^-4 Гц;

     Амплитуда модулированного сигнала: X_ном = ξЕ_вт·10^0,5·60 = 0,1;

     Коэффициент управления частотой: р_у = 4· f’_ном/ X_ном = 0,026;

     Коэффициент гармоник: К_2Ω = 3·X_ном/16 = 0,019;

     Паразитная  емкость катушки контура: С₀ = 0 пФ;

     Коэффициент включения контура: р_к = 0,15;

     Характеристическое  сопротивление контура: ρ = 75 Ом;

     Емкость контура в режиме молчания:

     С_кт = 1/(2·π· f_мт · ρ)= 1/(2·π· 152МГц · 75)= 13,96 пФ;

     Емкость варикапа: С_{в max} = (4…20) · р_у · С_кт = (1,47…7,348) пФ;

     Исходя  из начальных условий для проектирования ГУНа, выбираем варикап КВ109В для осуществления ЧМ. Его параметры следующие:

     С_в0 = (8..16) пФ;

     Е₀ = 4В;

     Е_ϕ = 0,7 В;

     n = 0,5 (показатель «резких» переходов);

     Е_доп = 25 В;

     Q_в = 160.

     Задаем  управляющее напряжение на варикапе:

     Е_вmin = 4 В; Е_вmax = 10 В;

     Напряжение  варикапа в режиме молчания:

     Е_вт=( Е_вmin + Е_вmax)/2=(4+10)/2=7В;

     Предположим, что напряжение на варикапе: Е_в = 4В;