Транзисторный передатчик с цифровой модуляцией FSK (ЧМ)

               Yn (1/Ом)  =  6.806E-02 - 2.309E-02j

 

Lн пос  =  1.9E+0000 нГ      Cн кор  =  9.6E+0001 пФ

Lн пар  =  1.9E+0001 нГ      Cн кор =  9.9E+0000 пФ

 

Zw1 (Ом)   =  3.282E+00 + 7.515E+00j

Yw1 (1/Ом) =  4.880E-02 - 1.118E-01j

 

Lвх пос  =  3.2E+0000 нГ     Cвх кор  =  5.7E+0001 пФ

Lвх пар  =  3.8E+0000 нГ     Cвх кор  =  4.8E+0001 пФ

 

Pвоз   = 2.0E+0000 Вт   Pнагр = 6.6E+0000 Вт

 

Iк0    = 5.3E-0001 А    Pпотр = 1.5E+0001 Вт

 

КРД    = 4.5E-0001      Kp    = 3.2E+0000

Pр доп = 1.4E+0001 Вт   Pрас  = 1.0E+0001 Вт

 

6.3. Расчет ТУК1.

 

Программа для  расчета gww_m.exe

Pнагр = 2 / 0.9 = 2.22 Вт

             ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРА    2t934a

┌──────┬──────────╥──────┬──────────╥──────┬──────────┐

│F,МГц │ 370      ║ P,Вт │ 3        ║ oe/ob│ oe       │

├──────┼──────────╫──────┼──────────╫──────┼──────────┤

│Ft,МГц│ 1000     ║ H21  │ 75.0     ║Skr,См│ 0.17     │

├──────┼──────────╫──────┼──────────╫──────┼──────────┤

│ Ek,В │ 28.0     ║ Es,В │  0.7     ║  Kp  │   ----   │

├──────┼──────────╫──────┼──────────╫──────┼──────────┤

│Ukd,В │   60     ║ Ub,В │  4.0     ║Ik0m,А│ 0.50     │

├──────┼──────────╫──────┼──────────╫──────┼──────────┤

│ Rpk  │ 17.50    ║ Tp,Гр│  160     ║ Tk,Гр│   40     │

├──────┼──────────╫──────┼──────────╫──────┼──────────┤

│ Ce,пФ│ 37.5     ║Cka,пФ│  1.8     ║Ckp,пФ│  5.3     │

├──────┼──────────╫──────┼──────────╫──────┼──────────┤

│ Rb,Ом│  2.0     ║Rem,Ом│ 0.00     ║ Rk,Ом│ 0.50     │

├──────┼──────────╫──────┼──────────╫──────┼──────────┤

│ Lb,нГ│ 3.10     ║ Le,нГ│ 1.30     ║ Lk,нГ│ 2.50     │

└──────┴──────────╨──────┴──────────╨──────┴──────────┘

             РАСЧЕТ НА ЗАДАННУЮ МОЩНОСТЬ

 

                 РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА

 

кси критич.= 6.5E-0001      Uгенер   = 1.8E+0001 В

 

Iгенер     = 2.8E-0001 А    Uкэ пик  = 4.6E+0001 В

 

Rнаг       = 6.6E+0001 Ом   Sперех   = 7.5E+0000 См

 

Rрек.      = 1.0E+0001 Ом   крутизна = 6.2E+0000 См

 

Rколл      = 7.3E+0003 Ом   угол отс = 9.1E+0001 Гр

 

Гамма1     = 5.2E-0001      Гамма0   = 3.3E-0001

 

Uбэ пик    = 1.5E+0000

 

Iu (А)   = -2.947E-02 + 1.977E-01j

 

Up1 (В)  =  1.096E+00 + 1.634E-01j

 

Ie1 (А)  =  2.496E-01 + 1.977E-01j

Ue (В)   = -5.974E-01 + 7.543E-01j

 

Ucka (В) =  1.937E+01 + 1.634E-01j

 

Icka (А) = -6.838E-04 + 8.107E-02j

 

Ib1s (А) = -3.015E-02 + 2.787E-01j

 

Urb (В)  = -6.031E-02 + 5.575E-01j

 

Uckp (В) =  1.931E+01 + 7.209E-01j

 

Ickp (А) = -8.882E-03 + 2.380E-01j

 

Irks (А) =  2.631E-03 + 9.820E-05j

 

Ib1 (А)  = -3.903E-02 + 5.167E-01j

 

Ulb (В)  = -3.724E+00 - 2.813E-01j

 

Uw (В)   = -3.285E+00 + 1.194E+00j

Ik1 (А)  =  2.886E-01 - 3.190E-01j

Uk (В)   =  1.768E+01 + 7.543E-01j

 

Без учета Lk   Zn0 (Ом)   =  2.627E+01 + 3.165E+01j

               f_n (Гр)   =  5.0E+0001

На выводах КЭ  Zn (Ом)    =  2.627E+01 + 2.584E+01j

               Yn (1/Ом)  =  1.935E-02 - 1.903E-02j

 

Lн пос  =  1.1E+0001 нГ      Cн кор  =  1.7E+0001 пФ

Lн пар  =  2.3E+0001 нГ      Cн кор  =  8.2E+0000 пФ

 

Zw1 (Ом)   =  2.775E+00 + 6.149E+00j

Yw1 (1/Ом) =  6.098E-02 - 1.351E-01j

 

Lвх пос  =  2.6E+0000 нГ     Cвх кор  =  7.0E+0001 пФ

Lвх пар  =  3.2E+0000 нГ     Cвх кор  =  5.8E+0001 пФ

 

Pвоз   = 3.7E-0001 Вт   Pнагр = 2.4E+0000 Вт

 

Iк0    = 1.8E-0001 А    Pпотр = 5.0E+0000 Вт

 

КРД    = 4.8E-0001      Kp    = 6.5E+0000

Pр доп = 6.9E+0000 Вт   Pрас  = 3.0E+0000 Вт

 

6.5. Расчет УЧх3(2).

 

Умножители частоты  на мощных СВЧ биполярных транзисторах, эффект умножения в которых  основан  на нелинейной характеристики транзистора (за счет отсечки тока), работает в  диапазоне частот от 100 МГц до 1Ггц. На этих частотах необходимо учитывать емкость выводов закрытого эмиттерного перехода и потери в материале коллектора.

Мощные СВЧ-транзисторы  обеспечивают выходную мощность от 0,1 Вт до 2 Вт при умножении на 2 и  от 0,01 до 0,1 Вт при умножении на 3. Коэффициент полезного действия их невелик и составляет (25-40)% .

Вследствие обратной связи через емкость коллекторного  перехода C_К транзисторный умножитель частоты, выполненный по схеме с ОЭ, имеет низкие энергетические показатели. Обратная связь через С_К приводит к ухудшению коэффициента формы импульса коллекторного тока, а следовательно,  и к уменьшению коэффициента полезного действия.

При включении транзистора  по схеме с ОБ обратная связь через  С_К отсутствует и выходное напряжение не влияет на форму выходного тока.

Поэтому целесообразно в качестве мощных умножителей брать умножители, собранные по схеме с ОБ.

 

Исходными данными являются:

1) Выходная емкость Р_ВЫХ

2) Коэффициент умножения  n

3) Угол отсечки коллекторного  тока q

4) Частота на входе умножителя f

 

Порядок расчета умножителя следующий:

1. Угол отсечки тока коллектора q при умножении на 2 выбирается 60⁰, а на 3 -  40⁰_.
2. Коэффициенты гармоник a₀, a₁, a_n,g₀, g₁, g_n,

 

g₀=(sinq-qcosq)/p;  g₁=( q-sinqcosq)/p;

g₂=2(sinq)³/3p; g₃=g₂cosq;  a_n=g_n/(1-cosq), n=0,1,2…

 

 

3. Сопротивление потерь коллектора r_К приводит к параллельному эквиваленту относительно выхода транзистора

r`_К=1/[(2pfnc_К)² r_К]

4. Коэффициент использования транзистора по напряжению источника питания

где S_КР – крутизна линии критического режима

       E_П – напряжение источника питания

5. Напряжение n-й гармоники  коллекторного  напряжения U_nk = x_КРE_П

Необходимо проверить  выполнения условия E_П + U_nk < U_кэ.доп

6. Амплитуда n-й гармоники коллекторного тока I_kn= -P_ВЫХ/U_kn
7. Сопротивление нагрузки относительно коллекторного перехода

R_kn=U_kn/I_kn, R_kn< r`_К

8. Амплитуда n-й гармоники тока эквивалентного генератора

I_ГЭ=I_kn(1+R_kn/r`_k)

9. Амплитуда импульса тока коллектора

I_{k max} = I_rn/a_n(q); I_{k max}<I_кр

10. Постоянная составляющая коллекторного тока

I_{k 0} = a_n(q)/I_{k max}

11. Амплитуда тока эмиттера

где f_Т – граничная частота в схеме с ОЭ

12. Коэффициент усиления тока

k_i=I_rn/I_Э1

13. Пиковое обратное напряжение база-эмиттер

U_БЭ.ПИК = -(I_rn(1+cosq)/2pf_Tc_Эg_n(q))+E`; U_БЭ.ПИК< U_БЭ.ДОП

14. Параметры транзистора:

r_b=H₂₁/S_{Р ,}

15. Напряжение смещение, необходимое для обеспечения заданного угла отсечки:

16. Если E_СМ<0, то его можно реализовать с помощью резистора в цепи эмиттера

R_Э=-E_СМ/I_k0

17. Входное сопротивление в последовательном эквиваленте

активное – 

реактивное –

 

18. Входная проводимость в параллельном эквиваленте 

19. Потребляемая мощность

P₀=I_k0E_П

20. Коэффициент полезного действия

h=P_Н/P₀

21. Коэффициент усиления по мощности

k_Р=ki² R_kn/r_вх1

22. Мощность возбуждения на входе умножителя

P_ВХ=P_ВЫХ/K_Р

23. Мощность, рассеиваемая  на транзисторе, не должна превышать  допустимую

P_РАС=Р₀-Р_ВЫХ+Р_ВХ<Р_{РАС.ДОП}

24. Допустимая мощность, рассеиваемая на транзисторе

P_{РАС.ДОП}=(t_Н.ДОП-t_К)/R_ПК

где t_Н.ДОП, t_К – допустимая температура перехода и температура корпуса транзистора соответственно; R_ПК – тепловое сопротивление переход-корпус транзистора (^ОС/Вт).

25. Сопротивление нагрузки  с учетом индуктивности вывода  коллектора L_k и емкость коллекторного перехода С_к в параллельном эквиваленте соответственно 

26. Активная и реактивная  составляющие проводимости  вычисляются как

G_n=1/R_n;   B_n=-1/X_n

 

Расчет маломощного  умножителя частоты.

 

Умножители частоты  на маломощных биполярных транзисторах, эффект умножения в которых основан  на нелинейных характеристики транзистора (за счет отсечки коллекторного тока), работают в диапазоне частот  до 100 МГц. На этих частотах можно не учитывать индуктивности выводов, емкость закрытого эмиттерного перехода и потери в материале коллектора.

Маломощные биполярные транзисторы обеспечивают выходную мощность до 0.1 Вт при умножении на 2 и до 0.01 Вт при умножении на 3. Коэффициент их полезного действия составляет (30-40)%.

Методика расчета маломощных транзисторах основана на следующих  допущениях.

1.Возбуждение  транзистора осуществляется от генератора гармонического напряжения.

2.Интервал рабочих частот удовлетворяет условию nf< f_T

3.Напряжение на коллекторе – гармоническое.

Маломощные умножитель частоты по схеме с ОЭ имеет  отрицательную обратную связь через  емкость коллекторного перехода С_К, которая стабилизирует работу каскада умножителя и повышает его устойчивость. Коэффициент усиления по мощности умножителя частоты достаточно высок и составляет десятки раз.

Поэтому маломощные транзисторные  умножители целесообразно выполнять  по схеме с ОЭ.  

В качестве исходных данных выступают:

1) Выходная емкость  Р_ВЫХ

2) Коэффициент умножения  n

3) Угол отсечки коллекторного тока q

4) Частота на входе  умножителя f

Порядок расчета умножителя следующий

1. Угол отсечки тока коллектора q при умножении на 2 выбирается 60⁰, а на 3 -  40⁰_.
2. Коэффициенты гармоник a₀, a₁, a_n,g₀, g₁, g_n и коэффициент формы тока g_n=a_n/a₀  вычисляются

 

g₀=(sinq-qcosq)/p;  g₁=( q-sinqcosq)/p;

g₂=2(sinq)³/3p; g₃=g₂cosq;  a_n=g_n/(1-cosq), n=0,1,2…

 

3. Режим работы выбирает критическим. Коэффициент использования транзистора по напряжению источника питания 

где w_T=2pf_T – граничная частота транзистора в схеме с ОЭ; С_КА – активная емкость коллекторного перехода; S_КР – крутизна линии граничного режима;         Е_П – напряжение питания. 

4. Напряжение n-й гармоники коллекторного  напряжения U_kn = x_КРE_П.
5. Амплитуда n-й гармоники коллекторного тока I_kn= 2P_ВЫХ/U_kn

сопротивление нагрузки R_MAX = p/(qw_TC_KA)

6. Максимальное сопротивление нагрузки R_MAX = p/(qw_TC_KA).
7. Сопротивление нагрузки умножителя R_Н= U_kn/I_kn; R_Н<R_max.
8. Амплитуда импульса тока коллектора

9. Постоянная составляющая коллекторного тока

10. Амплитуда первой  гармоники тока коллектора 

I_k1=I_MAXa₁

11. Параметры транзистора

      Крутизна  по переходу 

где t_P – температура перехода, ^ОС

Сопротивление рекомбинации неосновных носителей r_b и  крутизна статической характеристики S определяются как

 

 

r_b=H₂₁/S_{Р ,}

Диффузионная емкость  эмиттерного перехода