Проектирование цепей коррекции, согласования и фильтрации усилителей мощности радиопередающих устройств (стр. 11 из 16)

На рис. 3.14 приведена АЧХ спроектированного однокаскадного усилителя, вычисленная с использованием полной эквивалентной схемы замещения транзистора КТ939А [13] (кривая 1). Здесь же представлена экспериментальная характеристика усилителя (кривая 2).

3.3. Параметрический синтез полосовых усилительных каскадов

Полосовые усилители мощности находят широкое применение в системах пейджинговой и сотовой связи, телевизионном и радиовещании. На рис. 3.15–3.17 приведены схемы КЦ, наиболее часто применяемые при построении полосовых усилителей мощности метрового и дециметрового диапазона волн [3, 5, 6, 19, 20, 32].

Рис. 3.15. Четырехполюсная реактивная КЦ третьего порядка

Рис. 3.16. Четырехполюсная реактивная КЦ четвертого порядка

Рис. 3.17. Четырехполюсная реактивная КЦ, выполненная в виде фильтра нижних частот

Осуществим синтез таблиц нормированных значений элементов приведенных схемных решений КЦ полосовых усилителей мощности.

3.3.1. Параметрический синтез полосовых усилительных каскадов с корректирующей цепью третьего порядка

Описание рассматриваемой схемы (рис. 3.15), ее применение в полосовых усилителях мощности и методика настройки даны в работах [5, 44, 56]. В разделе 3.2.2 дано описание методики расчета анализируемой схемы при ее использовании в качестве КЦ широкополосного усилителя. В случае ее использования в качестве КЦ полосового усилителя методика расчета остается неизменной, за исключением изменения условий расчета функции-прототипа.

Значения коэффициентов функции-прототипа (3.14), соответствующие различным величинам относительной полосы пропускания, определяемой отношением

, где – верхняя и нижняя граничные частоты полосового усилителя, для неравномерности АЧХ ± 0,25 дБ, приведены в таблице 3.5. Здесь же даны результаты расчета элементов для различных значений .

Анализ полученных результатов позволяет установить следующее. При заданном отношении

существует определенное значение , при превышении которого реализация каскада с требуемой формой АЧХ становится невозможной. Это обусловлено уменьшением добротности рассматриваемой цепи с увеличением .

При условии

>1,3 в каскаде с анализируемой КЦ коэффициент усиления в области частот ниже оказывается соизмеримым с его коэффициентом усиления в полосе рабочих частот. Поэтому в таблице приведены результаты расчетов нормированных значений элементов КЦ ограниченные отношением равным 1,3.

При известных

(см. раздел 3.22) расчет КЦ состоит из следующих этапов. Вычисляются значения элементов . По таблице выбираются значения соответствующие требуемому значению отношения и рассчитанному значению . По формулам пересчета (3.13) рассчитываются значения и осуществляется их денормирование.

Таблица 3.5 – Нормированные значения элементов КЦ

=1,05 =2.1145 =1.2527 =1.9394	0.0057 0.0056 0.0054 0.0049 0.0043 0.0026 0.0	2.036 2.043 2.051 2.062 2.072 2.092 2.115	11.819 10.763 9.732 8.61 7.868 6.711 5.78	0.081 0.088 0.097 0.109 0.119 0.138 0.159
=1,1 =1.0630 =1.1546 =0.75594	0.0347 0.034 0.033 0.03 0.025 0.016 0.0	0.907 0.92 0.933 0.956 0.981 1.015 1.063	3.606 3.277 2.993 2.62 2.31 2.005 1.705	0.231 0.251 0.271 0.302 0.334 0.372 0.417
=1,2 =1.2597 =1.1919 =0.7321	0.0705 0.0695 0.068 0.063 0.054 0.036 0.0	1.004 1.022 1.038 1.07 1.108 1.165 1.26	2.622 2.403 2.216 1.945 1.707 1.457 1.199	0.278 0.298 0.318 0.352 0.387 0.431 0.485
=1,3 =1.2830 =1.13763 =0.60930	0.106 0.105 0.102 0.094 0.08 0.05 0.0	0.963 0.98 1.006 1.044 1.091 1.169 1.283	2.056 1.903 1.708 1.496 1.311 1.104 0.919	0.307 0.327 0.355 0.39 0.426 0.472 0.517

Рассматриваемая КЦ (рис. 3.15) может быть использована и в качестве входной корректирующей цепи усилителя. В этом случае при расчетах следует полагать

, где – активная и емкостная составляющие сопротивления генератора.

Пример 3.4. Рассчитать КЦ однокаскадного усилителя на транзисторе КТ939А при условиях:

50 Ом, где – сопротивление нагрузки; = 2 пФ; центральная частота полосы пропускания равна 1 ГГц; относительная полоса пропускания равна 1,1. Выбор в качестве примера проектирования однокаскадного варианта усилителя обусловлен возможностью простой экспериментальной проверки точности результатов расчета, чего невозможно достичь при реализации многокаскадного усилителя. Схема усилителя приведена на рис. 3.18. На выходе усилителя включена выходная корректирующая цепь, состоящая из элементов = 4 нГн, = 4,7 пФ (см. раздел 2.1).

Рис. 3.18 Рис. 3.19

Решение. Используя справочные данные транзистора КТ939А [13] и соотношения для расчета значений элементов однонаправленной модели [10], получим:

0,75 нГн; 1,2 Ом; 15. Нормированные относительно и значения элементов равны: 0,628; 0,0942; 0,024. Подставляя и коэффициент для случая =1,1 из таблицы в (3.12), рассчитаем: = 0,004. Ближайшая табличная величина равна 0,0. Для указанного значения из таблицы найдем: = 1,063; = 1,705; = 0,417. Подставляя найденные величины в (3.13) получим: = 0,435; = 0,03; = 2,39. Денормируя полученные значения элементов КЦ определим: = 1,38 пФ; = 0,1 пФ; = 19 нГн. Теперь по (3.11) вычислим: = 1,96.