Проектирование цепей коррекции, согласования и фильтрации усилителей мощности радиопередающих устройств (стр. 8 из 16)

Пример 3.2. Рассчитать КЦ однокаскадного усилителя на транзисторе КТ939А при условиях:

50 Ом; = 2 пФ; верхняя частота полосы пропускания равна 1 ГГц; допустимая неравномерность АЧХ ± 0,25 дБ. Выбор в качестве примера проектирования однокаскадного варианта усилителя обусловлен возможностью простой экспериментальной проверки точности результатов расчета, чего невозможно достичь при реализации многокаскадного усилителя. Принципиальная схема усилителя приведена на рис. 3.8.

Таблица 3.2 – Нормированные значения элементов КЦ

Неравномерность АЧХ
=±0.1 дБ 1.805 1.415 0.868	0.128 0.126 0.122 0.112 0.09 0.05 0.0	1.362 1.393 1.423 1.472 1.55 1.668 1.805	2.098 1.877 1.705 1.503 1.284 1.079 0.929	0.303 0.332 0.358 0.392 0.436 0.482 0.518
=±0.25 дБ 2.14 1.75 1.40	0.0913 0.09 0.087 0.08 0.065 0.04 0.0	1.725 1.753 1.784 1.83 1.902 2.00 2.14	2.826 2.551 2.303 2.039 1.757 1.506 1.278	0.287 0.313 0.341 0.375 0.419 0.465 0.512
=±0.5 дБ 2.52 2.01 2.04	0.0647 0.0642 0.0621 0.057 0.047 0.03 0.0	2.144 2.164 2.196 2.24 2.303 2.388 2.52	3.668 3.381 3.025 2.667 2.32 2.002 1.69	0.259 0.278 0.306 0.341 0.381 0.426 0.478
=±1.0 дБ 3.13 2.26 3.06	0.0399 0.0393 0.0375 0.033 0.025 0.012 0.0	2.817 2.842 2.872 2.918 2.98 3.062 3.13	5.025 4.482 4.016 3.5 3.04 2.629 2.386	0.216 0.24 0.265 0.3 0.338 0.38 0.41

На выходе каскада включена выходная корректирующая цепь, практически не вносящая искажений в АЧХ каскада, состоящая из элементов

6,4 нГн, 5,7 пФ и обеспечивающая минимально возможное значение максимальной величины модуля коэффициента отражения ощущаемого сопротивления нагрузки внутреннего генератора транзистора (см. раздел 2.1).

Рис. 3.8 Рис. 3.9

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 в (3.12) и коэффициент функции-прототипа из таблицы 3.2 для = ± 0,25 дБ рассчитаем: = 0,012. Ближайшая табличная величина равна нулю. Для указанного значения из таблицы 3.2 найдем: = 2,14; = 1,278; = 0,512. Подставляя найденные величины в (3.13), получим: =1,512; =0,1943; =0,9314. Денормируя полученные значения элементов КЦ, определим: =4,8 пФ; =0,6 пФ; =7,4 нГн. Теперь по (3.11) вычислим: =1,81. Резистор на рис. 3.8, включенный параллельно , необходим для установления заданного коэффициента усиления на частотах менее [11] и рассчитывается по формуле [52]:

.

На рис. 3.9 приведена АЧХ спроектированного однокаскадного усилителя, вычисленная с использованием полной эквивалентной схемы замещения транзистора КТ939А [9] (кривая 1). Здесь же представлена экспериментальная характеристика усилителя (кривая 2).

3.2.3. Параметрический синтез широкополосных усилительных каскадов с ЗАДАННЫМ НАКЛОНОМ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Проблема разработки СУМ с заданным подъемом (спадом) АЧХ связана с необходимостью компенсации неравномерности АЧХ источников усиливаемых сигналов, либо с устранением частотно-зависимых потерь в кабельных системах связи, либо с выравниванием АЧХ малошумящих усилителей, входные каскады которых реализуются без применения цепей высокочастотной коррекции.

Схема корректирующей цепи, обеспечивающей реализацию заданного подъема (спада) АЧХ усилительного каскада, приведена на рис. 3.3 [7, 53, 54].

Аппроксимируя входной и выходной импедансы транзисторов

и - и - цепями от схемы, приведенной на рис. 3.3, перейдем к схеме приведенной на рис. 3.10.

Рис. 3.10 Рис. 3.11

Вводя идеальный трансформатор после конденсатора

и применяя преобразование Нортона, перейдем к схеме, представленной на рис. 3.11.

Коэффициент передачи последовательного соединения КЦ и транзистора

для полученной схемы может быть описан в символьном виде дробно-рациональной функцией комплексного переменного:

, (3.17)

где

;

– нормированная частота;

– текущая круговая частота;

– верхняя круговая частота полосы пропускания усилителя;

;