Проектирование цепей коррекции, согласования и фильтрации усилителей мощности радиопередающих устройств (стр. 2 из 16)

,

где

, – индуктивности выводов базы и эмиттера;

– сопротивление базы;

– емкость коллекторного перехода;

, – максимально допустимые постоянное напряжение коллектор-эмиттер и постоянный ток коллектора.

При расчетах по схеме замещения приведенной на рис. 1.3, вместо

используют параметр – коэффициент усиления транзистора по мощности в режиме двухстороннего согласования [3], равный:

, (1.1)

где

= – круговая частота, на которой коэффициент усиления транзистора по мощности в режиме двухстороннего согласования равен единице;

– текущая круговая частота.

Формула (1.1) и однонаправленная модель (рис. 1.3) справедливы для области рабочих частот выше

[11], где – статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером; – граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером.

Рис. 1.4. Однонаправленная модель полевого транзистора

Значения элементов однонаправленной модели полевого транзистора, представленной на рис. 1.4, могут быть рассчитаны по следующим формулам [1, 11]:

= + ;

= + ;

= ,

где

– емкость затвор-исток;

– емкость затвор-сток;

– емкость сток-исток;

– крутизна;

– сопротивление сток-исток;

– сопротивление нагрузки каскада на полевом транзисторе.

Приведенные в данном учебно-методическом пособии соотношения для проектирования входных, выходных и межкаскадных КЦ, цепей фильтрации и согласования широкополосных и полосовых усилителей мощности радиопередающих устройств основаны на использовании приведенных однонаправленных моделей транзисторов.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЫХОДНЫХ ЦЕПЕЙ КОРРЕКции, согласования и фильтрации

Построение согласующе-фильтрующих устройств радиопередатчиков диапазона метровых и дециметровых волн основано на использовании выходных КЦ, широкополосных трансформаторов импедансов на ферритах, полосовых трансформаторов импедансов, выполненных в виде фильтров нижних частот, фильтрующих устройств, в качестве которых чаще всего используются фильтры Чебышева и Кауэра.

2.1. ВЫХОДНАЯ КОРРЕКТИРУЮЩАЯ ЦЕПЬ ШИРОКОПОЛОСНОГО УСИЛИТЕЛЯ

При проектировании широкополосных передатчиков малой и средней мощности основной целью применения выходной КЦ усилителя этого передатчика является требование реализации постоянной в заданной полосе рабочих частот величины ощущаемого сопротивления нагрузки внутреннего генератора транзистора выходного каскада. Это необходимо для обеспечения идентичности режимов работы транзистора на разных частотах заданного диапазона, что позволяет отдавать в нагрузку не зависимое от частоты требуемое значение выходной мощности.

Поставленная цель достигается включением выходной емкости транзистора (см. рис. 1.3 и 1.4) в фильтр нижних частот, используемый в качестве выходной КЦ [2]. Принципиальная схема усилительного каскада с выходной КЦ приведена на рис. 2.1,а, эквивалентная схема включения выходной КЦ по переменному току – на рис. 2.1,б, где

– разделительный конденсатор, – резисторы базового делителя, – резистор термостабилизации, – блокировочный конденсатор, – дроссель, – сопротивление нагрузки, – элементы выходной КЦ, – ощущаемое сопротивление нагрузки внутреннего генератора транзистора выходного каскада.

а) б)

Рис. 2.1

При работе усилителя без выходной КЦ модуль коэффициента отражения |

| ощущаемого сопротивления нагрузки внутреннего генератора транзистора равен [2]:

|

| = , (2.1)

где

– текущая круговая частота.

В этом случае относительные потери выходной мощности, обусловленные наличием

, составляют величину [2]:

, (2.2)

где

- максимальное значение выходной мощности на частоте при условии равенства нулю ;

- максимальное значение выходной мощности на частоте при наличии .

Описанная в [2] методика Фано позволяет при заданных

и верхней граничной частоте полосы пропускания разрабатываемого усилителя рассчитать такие значения элементов выходной КЦ и , которые обеспечивают минимально возможную величину максимального значения модуля коэффициента отражения в полосе частот от нуля до . В таблице 2.1 приведены взятые из [2] нормированные значения элементов , , , а также коэффициент , определяющий величину ощущаемого сопротивления нагрузки относительно которого вычисляется .

Истинные значения элементов рассчитываются по формулам: