Блок усилителя мощности

где b - коэффициент усиления по току составного транзистора,

b₁ - коэффициент усиления по току первого транзистора,

b₂ - коэффициент усиления по току второго транзистора.

Ток, протекающий  через резистор R4 будет равен:

                           (9.6)

где I_к - ток протекающий через коллектор транзистора, то есть ток потребляемый предварительным каскадом от источника.

      (9.7)

где U_и - напряжение исходного источника, В;

U_б - напряжение на базе транзистора VT2, В.

 

 

 

10 Расчет выходной фильтрующей системы

Для построения выходной фильтрующей системы, предназначенной для работы в диапазоне частот 2…30 МГц будем использовать несколько переключаемых неперестраиваемых фильтров, настроенных на разные поддиапазоны. Для двухтактных транзисторных генераторов, как правило, фильтры выполняют в виде ФНЧ Чебышева или Кауэра с параллельным конденсатором.

Найдём коэффициент  перекрытия по частоте передатчика:

K_fп=f_в / f_н=30/2=15 (10.1)

Установим коэффициент  перекрытия по частоте K_fi=1,6 и, исходя из этого, определим необходимое количество переключаемых фильтров:

k=lg(K_fп)/lg(K_fi)=lg(15)/lg(1,6)=5,76 (10.2)

Округлим полученное k до целого, то есть k=6.

Уточним коэффициент  перекрытия по частоте для фильтров:

f_нi=(K_fп)^1/k=(15)^1/6=1,57 (10.3)

Находим граничные частоты каждого поддиапазона. Результаты расчетов сводим в таблицу 10.1.

Для нижней частоты:

 (10.4)

Для верхней частоты:

 (10.5)

где  - нижняя граница диапазона, Гц;

- коэффициент перекрытия по частоте;

i – порядковый номер поддиапазона.

 

Таблица 10.1

Номер поддиапазона	Нижняя частота, МГц	Верхняя частота, МГц
1	2	3.141
2	3.141	4.932
3	4.932	7.746
4	7.746	12.16
5	12.16	19.1
6	19.1	30

 

Неравномерность АЧХ в полосе пропускания определим по формуле:

, (10.6)

где КБВ_ф – коэффициент бегущей волны, который обеспечивает фильтр.

По техническому заданию побочные излучения должны быть подавлены не менее, чем на 45 Дб.

Найдём минимально допустимое затухание а_ф, которое должен обеспечивать фильтр в полосе задержания для второй и третьей гармоники. В широкодиапазонных двухтактных генераторах на МДП-транзисторах с общим истоком уровень второй и третьей гармоники на выходе можно принять а_г2= -26 дБ, а_г3= -15 дБ. С учётом этого обстоятельства затухание фильтра должно быть:

 (10.7)

Для второй гармоники:

Для третьей гармоники:

Выбираем максимальное значение из а_ф2 и а_ф3, то есть а_ф=а_ф3=30 дБ

Теперь мы можем по справочнику [2] определить порядок фильтров, исходя из требуемого подавления гармоник, требуемого КБВ в полосе пропускания и наименьшими габаритами.

Рассчитанное  требуемое затухание должно обеспечиваться на нормированной частоте, определяемой при расчете ФНЧ по формуле:

W_3n=n/K_f,  (10.8)

где n-номер гармоники,

K_f-коэффициент перекрытия по частоте фильтра.

Для второй гармоники  нормированная частота:

W₃₂=2/1,57=1,274

Для первых всех шести поддиапазонов подходит ФНЧ  Кауэра седьмого порядка с коэффициентом отражения 1%.

Электрическая схема построения фильтров изображена на рисунке 10.1. Справочные данные по фильтрам сводим в таблицу 10.2.

Рисунок 10.1 - Электрическая схема фильтра

 

 

 

 

 

 

Таблица 10.2

Номер поддиапазона	Порядок фильтра	Обеспе-чиваемое затухание, Дб	Коэффи-циент  отражения, %	Коэффи-циент  стоячей волны	Неравно-мерность в полосе пропускания, Дб	Нормиро-ванная частота
1	7	33.3	1	1.02	0.0004	1.27
2	7	33.3	1	1.02	0.0004	1.27
3	7	33.3	1	1.02	0.0004	1.27
4	7	33.3	1	1.02	0.0004	1.27
5	7	33.3	1	1.02	0.0004	1.27
6	7	33.3	1	1.02	0.0004	1.27

Нормированные номиналы элементов, взятые из справочника [2], приведены в таблице 10.3.

Таблица 10.3

Элементы фильтров	Нормированное значение
	Первый поддиапазон	Второй поддиапазон	Третий поддиапазон	Четвертый поддиапазон	Пятый поддиапазон	Шестой поддиапазон
С1	0.413929	0.413929	0.413929	0.413929	0.413929	0.413929
L1	1.018394	1.018394	1.018394	1.018394	1.018394	1.018394
C2	0.164639	0.164639	0.164639	0.164639	0.164639	0.164639
C3	1.010288	1.010288	1.010288	1.010288	1.010288	1.010288
L2	0.723727	0.723727	0.723727	0.723727	0.723727	0.723727
C4	0.832013	0.832013	0.832013	0.832013	0.832013	0.832013
C5	0.943387	0.943387	0.943387	0.943387	0.943387	0.943387
L3	0.570942	0.570942	0.570942	0.570942	0.570942	0.570942
C6	0.783015	0.783015	0.783015	0.783015	0.783015	0.783015
C7	0.56931	0.56931	0.56931	0.56931	0.56931	0.56931

Теперь зная нормированные значения элементов, мы можем найти детерминированные значения элементов фильтра. Детерминированные значения находятся по следующим формулам:

Для конденсаторов:

 (10.9)

где  - нормированное значение конденсатора,

- верхняя частота полосы пропускания, Гц;

- нижняя частота полосы пропускания, Гц;

- сопротивление нагрузки,Ом.

Для индуктивностей:

                                                                                        (10.10)

где  - нормированное значение индуктивности,

- сопротивление нагрузки, Ом;

- верхняя частота полосы пропускания, Гц;

- нижняя частота полосы пропускания, Гц.

По формулам (10.9), (10.10) произведем расчет детерминированных значений элементов с учетом того, что для фильтра нижних частот нижняя частота полосы пропускания равна нулю, а верхняя частота полосы пропускания равна верней частоте поддиапазона:

Расчет для первого поддиапазона:

1. расчет номиналов для конденсаторов:

2. расчет номиналов для индуктивностей:

Расчет элементов  для второго поддиапазона:

1. расчет номиналов для конденсаторов:

2. расчет номиналов для индуктивностей:

Расчет элементов  для третьего поддиапазона:

1. расчет номиналов для конденсаторов

2. расчет номиналов для индуктивностей

Расчет элементов  для четвертого поддиапазона:

1. расчет номиналов для конденсаторов

2. расчет номиналов для индуктивностей

Расчет элементов для пятого поддиапазона:

1. расчет номиналов для конденсаторов

 

2. расчет номиналов для индуктивностей:

Расчет элементов  для шестого поддиапазона:

1. расчет номиналов для конденсаторов:

2. расчет номиналов для индуктивностей

Результаты расчетов сведены в таблицу 10.4.

Таблица 10.4

Эле-мент	Денормированные номиналы элементов
	Первый поддиа-пазон	Второй поддиа-па-зон	Третий поддиа-пазон	Четвертый поддиапа-зон	Пятый поддиа-пазон	Шестой поддиа-пазон
С1, пФ	419,6	267,3	170,2	108,4	69,06	43,92
L1, мкГн	2,581	1,644	1,644	0,667	0,425	0,27
C2, пФ	166,9	106,3	67,71	43,13	27,47	17,47
C3, пФ	1024	652,3	415,5	264,7	168,5	107,2
L2, мкГн	1,834	1,168	0,7441	0,474	0,302	0,192
C4, пФ	834,4	537,2	342,2	21,8	138,8	88,28