Расчет оконечного каскада передатчика
СОДЕРЖАНИЕ: Параметры расчета предварительного и оконечного каскадов передатчика на биполярных транзисторах. Расчёт оконечного каскада. Параметры транзистора 2Т903А. Результат расчёта входной цепи. Результаты расчёта коллекторной цепи. Расчёт предоконечного каскада.Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого
Кафедра “Радиосистем”
Расчетная работа по учебной дисциплине
“Формирование и генерирование сигналов”
Проверил:
_______________Голик Ф. В.
“_____”______________2005г.
Выполнил:
Студент гр. 2012
____________Швейкин Е.Ю.
“_____”______________2005г.
1 Исходные данные
В задании нам заданы такие основные параметры расчета предварительного и оконечного каскадов передатчика на биполярных транзисторах:
- диапазон рабочих частот от 9 до 15 МГц ;
- мощность излучаемого сигнала – 10 Вт;
- режим работы усилительного каскада - класса А.
3 Предварительный расчёт
При проектировании усилителя его необходимо рассчитывать на максимальную мощность, но необходимо также учесть потери в выходной колебательной системе, а также и потери в антенно-фидерном устройстве. Таким образом, для вычисления мощности, которую необходимо обеспечить на выходе оконечного каскада, необходимо знать КПД выходной колебательной системы и антенно-фидерного устройства, которые мы положим равными 0.9. Таким образом, полная мощность, которая должна быть обеспечена, на выходе оконечного каскада вычисляется по формулам:
Pок1 = Pmax + Pmax*(1 – КПДвкс) = 12.5 Вт(1);
4 Расчёт оконечного каскада
Исходные данные для расчёта ОК:
fв = 15 МГц (верхняя граничная частота);
fн = 9 МГц (нижняя граничная частота);
Мощность – 10 Вт
Режим класса А.
Схема оконечного каскада представлена на рисунке 1
Рисунок 1 -Схема оконечного каскада.
По верхней граничной частоте и номинальной мощности подбираем подходящий транзистор, нам подходит транзистор 2Т903А.
Параметры транзистора 2Т903А:
rнас = 1Ом – сопротивление насыщения;
rб = 2Ом – сопротивление материала базы;
rэ = 0 Ом – сопротивление в цепи эмиттера;
Rуэ = 100 Ом – сопротивление утечки эмиттерного перехода;
Еотс = 0.7 В – напряжение отсечки;
h21оэ = 15коэффициент усиления по току;
fT = 130 МГц – граничная частота усиления по току;
Ск = 50 пФ – барьерная емкость коллекторного перехода;
Ска =10 пФ – барьерная емкость активной части коллекторного перехода;
Сэ = 350 пФ – барьерная емкость эмиттерного перехода;
Lэ = 0.1 нГн – индуктивность эмиттера;
Lб = 20 нГн – индуктивность базы;
Uкдоп = 55 В – предельное напряжение на коллекторе;
Ебэдоп = 4 В – обратное постоянное напряжение на эмиттерном переходе;
Iк0доп = 3 А – постоянная составляющая;
Iкдоп = 8 А – допустимый ток коллектора.
Результат расчёта входной (базовой) цепи:
Результаты расчёта коллекторной цепи:
5 Расчёт предоконечного каскада
Исходные данные для расчёта ПОК:
fв = 15 МГц (верхняя граничная частота усилителя);
fн =9 МГц (нижняя граничная частота усилителя);
По верхней граничной частоте и номинальной мощности подбираем подходящий транзистор, нам подходит транзистор 2Т921А.
Рисунок 2 -Схема предоконечного каскада.
Параметры транзистора 2Т921А:
Результат расчёта входной (базовой) цепи:
Результаты расчёта коллекторной цепи:
6 Расчёт цепи межкаскадного соединения
В качестве цепи межкаскадного соединения, между оконечным и предоконечным каскадами, возьмём ФНЧ - трансформатор. Схема трансформатора приведена на рис.3.
Исходные данные для расчёта МКС:
fв =15 МГц (верхняя граничная частота усилителя);
fн =9 МГц (нижняя граничная частота усилителя);
Rг =48 Ом (выходное сопротивление предыдущего каскада);
Rн =18 Ом (входное сопротивление последующего каскада);
а = 0.043 (допустимая неравномерность коэффициента передачи по мощности).
После выполнения расчётов получились следующие номиналы элементов:
| Емкости | Индуктивности |
| 1.37E-9 | 7.90E-7 |
| 2.50E-9 | 4.33E-7 |
Схема цепи межкаскадного соединения приведена на рис.3.
Рис.3. Схема цепи межкаскадного соединения.
7 Расчёт выходной колебательной системы
Исходные данные для расчёта ВКС:
fв =15 МГц (верхняя граничная частота усилителя);
fн =9 МГц (нижняя граничная частота усилителя);
Rн = 50 Ом (сопротивление нагрузки);
Rвх =10.6Ом (сопротивление предыдущего каскада);
Pвх =12.5 Вт (мощность на входе ВКС);
Pдоп =0.012 Вт (допустимая мощность высших гармоник);
КБВн = 0.9 (допустимое значение коэффициента бегущей волны нагрузки);
КБВвх = 0.7 (допустимое значение коэффициента бегущей волны на входе ВКС);
При проектировании выходных колебательных систем, устанавливаемых после оконечного каскада усилителя, на первом плане стоит обеспечение заданной фильтрации высших гармоник. Заданную фильтрацию гармоник, в первую очередь наиболее интенсивной – второй и третьей. Выходная колебательная система должна обеспечить в рабочем диапазоне частот усилителя при заданном уровне колебательной мощности и высоком КПД.
Для выбора типа выходной колебательной системы необходимо вычислить коэффициент перекрытия рабочего диапазона, который вычисляется по формуле:
так как полученный коэффициент перекрытия по частоте Kf =1.67, то для фильтрации высших гармоник ВКС можно выполнить в видеодного широкодиапазонного не перестраиваемого фильтра.
При расчёте получим, что для реализации фильтра с заданными параметрами потребуется один шестизвенный фильтр.
Номинальные значения элементов фильтра равны:
| Емкости | Индуктивности |
 |
 |
Схема фильтра приведена на рисунке 3.
Рисунок 3-Схема выходной колебательной системы.
6 Заключение
Разработанный мною усилитель соответствует параметрам моего варианта:
- обеспечивает на выходе ВКС требуемую мощность (10Вт);
- работает в заданном диапазоне частот (от 9 до 15 МГц)
7 Список использованной литературы
1. Шумилин М. С. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков; - Москва: Радио и связь, 1987;
2. Шахгильдян В. В. Проектирование радиопередающих устройств, - Москва: Радио и связь, 1993;
3. Благовещенский М.В. Радиопередающие устройства., М.: Радио и связь, 1982.