Реферат: Проектирование модуля АФАР

где берут (для выбранного θ) также из табл. 3.1.

Если напряжение смещения должно быть запирающим, то можно применить автосмещение, включив сопротивление , забло­кированное конденсатором. При отпирающем смещении требуется до­полнительный источник напряжения.

3.2. Методика расчета режима транзистора
мощного СВЧ умножителя частоты

В промежуточных каскадах радиопередающих устройств СВЧ при­меняют умножители частоты о выходной мощностью до сотен милли­ватт. Такие СВЧ-умножители являются уже мощными. Умножение часто­ты в них достигается выделением нужной n- й гармоники из импульса коллекторного тока. При расчете режима транзистора, работающего на частотах 10⁸ ... 10⁹ Гц (сотни МГц), используют кусочно-линейную модель транзистора. При этом дополнительно учитывают индуктивнос­ти выводов транзистора, емкость закрытого эмиттерного перехода и потери в материале коллектора. Предполагают, что транзистор включен по схеме с общей базой (ОБ) и возбуждается от генератора гармонического тока. Схема ОБ обеспечивает лучшие энергетические параметры мощного умножителя СВЧ, чем схема с общим эмиттером (ОЭ). В схеме ОЭ за счет обратной связи через емкость С _к импульс коллекторного тока деформируется и имеет малые коэффициент фор­мы g_n (θ), а следовательно, и КПД, и мощность в нагрузке.

Выходная мощность умножителя ограничена несколькими фактора­ми. К ним относятся предельно допустимые значения обратного на­пряжения на эмиттерном переходе U _{бэ доп} и мощности рассеяния, а также критический коллекторный ток I _кр ¹ .

При выборе угла отсечки надо учитывать следующее. Пиковое обратное напряжение U _{бэ пик} увеличивается при уменьшении угла отсечки θ, что может ограничить мощность, отдаваемую умножителем частоты. При больших углах отсечки уменьшается КПД и растет рас­сеиваемая мощность Р _к , что может привести к нереализуемости режи­ма транзистора. Если при оптимизации мощности умножителя частоты опираться только на ограничения по коллекторному току, считая максимальный i _{к max} =I _кр , то оптимальным углом отсечки при n =2 оказывается θ=60°, а при n =3 — θ=40°. При этих углах отсечки КПД будет достаточно высоким, но надо не допустить пре­вышения U _{бэ доп} . Поэтому часто угол отсечки и для n =2, и n =3 выбирают равным θ=60°.

Расчет режима транзистора ведут на заданную выходную мощ­ность транзистора P _{вых n} на рабочей частоте nf , определенную по вы­ходной мощности умножителя P _{вых n} и КПД его выходной согласующей цепи h_{к вых} : Р _{вых n} =Р _вых /h_{к вых} .

Для расчета используем методику, которая имеет в своей основе следующие допущения:

интервал рабочих частот соответствует неравенствам: , ;

транзистор возбуждается от генератора гармонического тока;

крутизна по переходу S _п считается вещественной;

напряжение на коллекторе — гармоническое;

схема включения транзистора — ОБ;

влиянием индуктивности общего вывода транзистора L _б прене­брегают.

Исходя из заданных P _{вых n} и nf по справочникам выбирается транзистор с учетом выполнения условий и . Вследствие больших потерь в материале коллектора на верхних часто­тах транзистора целесообразно выбирать транзистор с запасом по вы­ходной мощности P _{вых n} примерно в 2,0… 2,5 раза. Параметры выбран­ного транзистора рекомендуется свести в таблицу в следующем поряд­ке:

, Вт;
, МГц;
, В;
U _{кэ доп} , В;
U _{бэ доп} , В;
, В;
I _кр , А;
T _п , °С;
S _гр , А/В;
f _гр , МГц;
С _к , пФ;
r _б , Ом;
r _э , Ом;
r _к , Ом;
L _б , нГн;
L _э , нГн;
L _к , нГн.

Напряжение питания U _к0 принимается равным или близким к , в типовом режиме транзистора. Угол отсечки целесообразно выбрать для n =2 и n =3 θ=60°. По табл. 3.1 [1] определяют для выбранно­го θ коэффициенты α₀ , α₁ , α₂ , γ₁ , γ_n .

Расчет ведут в следующем порядке (режим работы принимают граничным).

1. Сопротивление потерь коллектора в параллельном эквиваленте:

.

2. Напряженность граничного режима

,

где .

3. Амплитуда напряжения и тока n -й гармоники, приведенные к эквивалентному генератору:

; .

4. Сопротивление коллекторной нагрузки:

.

5. Амплитуда n -й гармоники, высота импульса тока эквива­лентного генератора, постоянная составляющая коллекторного тока соответственно:

; ; .

Провести проверку выполнения условия . Если условие не выполняется, то следует сменить транзистор, так как из-за умень­шения частоты f _гр нельзя получить заданную мощность.