Реферат: Проектирование цепей коррекции, согласования и фильтрации усилителей мощности радиопередающих устройств

Министерство образования Российской Федерации

ТОМСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедрарадиоэлектроники и защиты информации (РЗИ)

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой РЗИ

доктор технических наук, профессор

________________В.Н. Ильюшенко

____ _____________________2003 г.

Проектированиецепей коррекции, согласования и фильтрации усилителей мощности радиопередающихустройств

Учебно-методическое пособие по курсовому проектированию

для студентов радиотехнических специальностей

Разработчик:

доцент кафедры РЗИ

кандидаттехнических наук

_______________А.А.Титов;

Томск – 2003

УДК621.396

Рецензент: А.С. Красько, старший преподаватель кафедры Радиоэлектроникии защиты информации Томского государственного университета систем управления ирадиоэлектроники.

Титов А.А.

Проектирование цепей коррекции,согласования и фильтрации усилителей мощности радиопередающих устройств:Учебно-методическое пособие по курсовому проектированию для студентов радиотехническихспециальностей. – Томск: Томск. гос. ун-т систем управления и радиоэлектроники,2003. – 64 с.

Пособие содержит описание схемных решений построения цепей формирования амплитудно-частотныххарактеристик, согласования и фильтрации широкополосных и полосовых усилителеймощности радиопередающих устройств, методов их проектирования по заданнымтребованиям к тракту передачи.

управленияи радиоэлектроники, 2003

©ТитовА.А., 2003

СодержаниеВведение…………………………………………………………………..……...........4

1.

Исходные данные для проектирования…….....………...……………...……......5

1.1.Структурнаясхема тракта передачи.................................................................5

1.2.Моделимощных транзисторов ..........................................................................7

2.

Проектирование выходных цепей коррекции, согласованияи фильтрации .....9

2.1.

Выходная корректирующая цепь широкополосного усилителя....................9

2.2.

Выходной согласующий трансформатор широкополосногоусилителя ....12

2.3.

Выходной согласующий трансформатор полосового усилителя...............15

2.4.

Фильтры высших гармонических составляющих полосовогоусилителя..17

3.

Проектирование цепей формирования амплитудно-частотных
характеристик .......................................................................................................19

3.1.

Метод параметрического синтеза мощных усилительныхкаскадов
с корректирующими цепями...........................................................................20

3.2.

Параметрический синтез широкополосных усилительныхкаскадов ........24

3.2.1.

Параметрический синтез широкополосных усилительныхкаскадов
с корректирующей цепью второго порядка.................................................25

3.2.2.

Параметрический синтез широкополосных усилительныхкаскадов
с корректирующей цепью третьего порядка… 29

3.2.3.

Параметрический синтез широкополосных усилительныхкаскадов
с заданным наклоном амплитудно-частотной характеристики .................35

3.3.

Параметрический синтез полосовых усилительных каскадов....................43

3.3.1.

Параметрический синтез полосовых усилительных каскадов
с корректирующей цепью третьего порядка................................................44

3.3.2.

Параметрический синтез полосовых усилительных каскадов
с корректирующей цепью четвертого порядка............................................47

3.3.3.

Параметрический синтез полосовых усилительных каскадов
с корректирующей цепью, выполненной в виде фильтра нижних
частот.............................................................................................................54

4.

Список использованных источников..……………………………..................60

ВВЕДЕНИЕ

Задача оптимальной реализациивходных, выходных и межкаскадных корректирующих цепей, цепей фильтрации исогласования широкополосных и полосовых усилителей мощности радиопередающихустройств по заданным требованиям к тракту передачи является неотъемлемойчастью процесса проектирования передатчиков телевизионного и радиовещания,сотовой и пейджингогой связи, систем линейной и нелинейной радиолокации. Визвестной учебной и научной литературе материал, посвященный этой проблеме, невсегда представлен в удобном для проектирования виде. К тому же в теории радиопередающихустройств нет доказательств преимущества использования того либо иного схемногорешения при разработке конкретного передатчика. В этой связи проектированиеусилителей мощности радиопередающих устройств во многом основано на интуиции иопыте разработчика. При этом, разные разработчики, чаще всего, по-разномурешают поставленные перед ними задачи, достигая требуемых результатов. В этойсвязи в данном пособии собраны наиболее известные и эффективные схемные решенияпостроения входных, выходных и межкаскадных корректирующих цепей, цепейфильтрации и согласования широкополосных и полосовых усилителей мощности, асоотношения для расчета даны без выводов. Ссылки на литературу позволяют найти,при необходимости, доказательства справедливости приведенных соотношений.Поскольку, как правило, усилители мощности работают в стандартном 50 либо75-омном тракте, соотношения для расчета даны исходя из условий, что ихоконечные каскады работают на чисто резистивную нагрузку, а входные – от чисторезистивного сопротивления генератора.

1. ИСХОДНЫЕДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1.СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ТРАКТА ПЕРЕДАЧИ

Радиопередающиеустройства предназначены для формирования радиочастотных сигналов, их усиленияи последующей передачи этих сигналов к потребителю.

Общаяструктурная схема радиопередающего устройства может быть представлена в виде,изображенном на рис. 1.1 [1].

Рис. 1.1

Основнымиэлементами этой схемы являются:

-

возбудитель, предназначенный для формирования несущегоколебания;

-

модулирующее устройство, изменяющее параметры несущегоколебания для однозначного отображения в нем передаваемой информации;

-

усилитель мощности, предназначенный для обеспечениянеобходимых энергетических характеристик электромагнитных колебаний.

Методыпроектирования возбудителей, модулирующих устройств, усилителей мощности испособы решения общих вопросов построения радиопередающих устройств описаны в[1–4]. В настоящее время возрастают требования к таким параметрам радиопередающихустройств как коэффициент полезного действия, уровень выходной мощности, полосарабочих частот, уровень внеполосных излучений, массогабаритные показатели,стоимость, которые в значительной мере определяются применяемыми в них усилителямимощности.

Вобщем случае структурная схема усилителя мощности может быть представлена ввиде, приведенном на рис. 1.2.

Рис. 1.2

Входнаяцепь коррекции и согласования совместно с входным транзистором образуют входнойкаскад, межкаскадная корректирующая цепь (КЦ) и выходной транзистор образуютвыходной каскад. При необходимости между входным и выходным каскадом может бытьвключен один или несколько промежуточных каскадов. Входная цепь коррекции исогласования предназначена для согласования входного сопротивления усилителямощности с выходным сопротивлением модулятора и формирования заданной амплитудно-частотнойхарактеристики входного каскада. Наибольшее распространение в настоящее времяполучила реализация входной цепи коррекции и согласования в виде последовательногосоединения аттенюатора и КЦ той же структуры, что и межкаскадная КЦ [5, 6].Межкаскадная КЦ предназначена для формирования заданной амплитудно-частотнойхарактеристики выходного каскада. Согласующе-фильтрующее устройство служит дляустранения влияния реактивной составляющей выходного импеданса транзистора науровень выходной мощности выходного каскада, для реализации оптимального, всмысле достижения выходной мощности, сопротивления нагрузки внутреннего генераторатранзистора выходного каскада, для обеспечения заданного уровня внеполосныхизлучений радиопередающего устройства.

Радиопередатчикичаще всего классифицируют по пяти основным признакам [3, 4]: назначению,объекту использования, диапазону рабочих частот, мощности и виду излучения. Внастоящем учебно-методическом пособии рассмотрены вопросы построения цепейформирования амплитудно-частотных характеристик, согласования и фильтрации транзисторныхширокополосных и полосовых усилителей мощности радиопередающих устройствдиапазона метровых и дециметровых волн. Предполагается, что требуемая выходнаямощность радиопередатчика может быть получена от одного современного транзисторабез использования устройств суммирования мощности нескольких активных элементов.Для широкополосных усилителей это десятки ватт, для полосовых – сотни ватт.

1.2. МОДЕЛИМОЩНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

Используемыев настоящее время методы проектирования усилителей мощности радиопередающихустройств диапазона метровых и дециметровых волн основаны на примененииоднонаправленных моделей мощных биполярных и полевых транзисторов [7–12],принципиальные схемы которых приведены рис. 1.3 и 1.4.

Рис. 1.3.Однонаправленная модель биполярного транзистора

Значения элементов однонаправленной моделибиполярного транзистора, представленной на рис. 1.3, могут быть рассчитаны последующим формулам [7, 10]:

где <img src="/cache/referats/16465/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1032"><img src="/cache/referats/16465/image018.gif" v:shapes="_x0000_i1033"> – индуктивностивыводов базы и эмиттера;

<img src="/cache/referats/16465/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1034"> – сопротивление базы;

<img src="/cache/referats/16465/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1035"> – емкостьколлекторного перехода;

<img src="/cache/referats/16465/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1036">,<img src="/cache/referats/16465/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1037"> – максимальнодопустимые постоянное напряжение коллектор-эмиттер и постоянный ток коллектора.

Прирасчетах по схеме замещения приведенной на рис. 1.3, вместо <img src="/cache/referats/16465/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1038"> используют параметр <img src="/cache/referats/16465/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1039"> – коэффициент усилениятранзистора по мощности в режиме двухстороннего согласования [3], равный:

<img src="/cache/referats/16465/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1040"> (1.1)

где <img src="/cache/referats/16465/image034.gif" v:shapes="_x0000_i1041"><img src="/cache/referats/16465/image036.gif" v:shapes="_x0000_i1042"> – круговая частота, накоторой коэффициент усиления транзистора по мощности в режиме двухстороннегосогласования равен единице;

<img src="/cache/referats/16465/image038.gif" v:shapes="_x0000_i1043"> – текущая круговаячастота.

Формула (1.1) и однонаправленнаямодель (рис. 1.3) справедливы для области рабочих частот выше <img src="/cache/referats/16465/image040.gif" v:shapes="_x0000_i1044"><img src="/cache/referats/16465/image042.gif" v:shapes="_x0000_i1045"> – статический коэффициентпередачи тока в схеме с общим эмиттером; <img src="/cache/referats/16465/image044.gif" v:shapes="_x0000_i1046"> – граничная частотакоэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером.

Рис. 1.4.Однонаправленная модель полевого транзистора

Значенияэлементов однонаправленной модели полевого транзистора, представленной на рис.1.4, могут быть рассчитаны по следующим формулам [1, 11]:

где <img src="/cache/referats/16465/image050.gif" v:shapes="_x0000_i1056"> – емкостьзатвор-исток;

<img src="/cache/referats/16465/image058.gif" v:shapes="_x0000_i1057"> – емкость затвор-сток;

<img src="/cache/referats/16465/image056.gif" v:shapes="_x0000_i1058"> – емкость сток-исток;

<img src="/cache/referats/16465/image064.gif" v:shapes="_x0000_i1059"> – крутизна;

<img src="/cache/referats/16465/image066.gif" v:shapes="_x0000_i1060"> – сопротивлениесток-исток;

<img src="/cache/referats/16465/image068.gif" v:shapes="_x0000_i1061"> – сопротивлениенагрузки каскада на полевом транзисторе.

Приведенныев данном учебно-методическом пособии соотношения для проектирования входных,выходных и межкаскадных КЦ, цепей фильтрации и согласования широкополосных иполосовых усилителей мощности радиопередающих устройств основаны наиспользовании приведенных однонаправленных моделей транзисторов.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЫХОДНЫХ ЦЕПЕЙ КОРРЕКции, согласования ифильтрации

Построениесогласующе-фильтрующих устройств радиопередатчиков диапазона метровых идециметровых волн основано на использовании выходных КЦ, широкополосныхтрансформаторов импедансов на ферритах, полосовых трансформаторов импедансов,выполненных в виде фильтров нижних частот, фильтрующих устройств, в качествекоторых чаще всего используются фильтры Чебышева и Кауэра.

2.1. ВЫХОДНАЯ КОРРЕКТИРУЮЩАЯЦЕПЬ ШИРОКОПОЛОСНОГО УСИЛИТЕЛЯ

Припроектировании широкополосных передатчиков малой и средней мощности основнойцелью применения выходной КЦ усилителя этого передатчика является требованиереализации постоянной в заданной полосе рабочих частот величины ощущаемогосопротивления нагрузки внутреннего генератора транзистора выходного каскада.Это необходимо для обеспечения идентичности режимов работы транзистора наразных частотах заданного диапазона, что позволяет отдавать в нагрузку независимое от частоты требуемое значение выходной мощности.

Поставленнаяцель достигается включением выходной емкости транзистора (см. рис. 1.3 и 1.4) вфильтр нижних частот, используемый в качестве выходной КЦ [2]. Принципиальнаясхема усилительного каскада с выходной КЦ приведена на рис. 2.1, а, эквивалентнаясхема включения выходной КЦ по переменному току – на рис. 2.1, б, где <img src="/cache/referats/16465/image070.gif" v:shapes="_x0000_i1062"> – разделительныйконденсатор, <img src="/cache/referats/16465/image072.gif" v:shapes="_x0000_i1063"> – резисторы базовогоделителя, <img src="/cache/referats/16465/image074.gif" v:shapes="_x0000_i1064"> – резистор термостабилизации,<img src="/cache/referats/16465/image076.gif" v:shapes="_x0000_i1065"> – блокировочныйконденсатор, <img src="/cache/referats/16465/image078.gif" v:shapes="_x0000_i1066"> – дроссель, <img src="/cache/referats/16465/image080.gif" v:shapes="_x0000_i1067"> – сопротивлениенагрузки, <img src="/cache/referats/16465/image082.gif" v:shapes="_x0000_i1068"> – элементы выходнойКЦ, <img src="/cache/referats/16465/image084.gif" v:shapes="_x0000_i1069"> – ощущаемоесопротивление нагрузки внутреннего генератора транзистора выходного каскада.

а) б)

Рис. 2.1

При работе усилителя без выходной КЦмодуль коэффициента отражения |<img src="/cache/referats/16465/image090.gif" v:shapes="_x0000_i1072">| ощущаемого сопротивления нагрузки внутреннего генераторатранзистора равен [2]:

|<img src="/cache/referats/16465/image090.gif" v:shapes="_x0000_i1073">| = <img src="/cache/referats/16465/image093.gif" v:shapes="_x0000_i1074">, <img src="/cache/referats/16465/image095.gif" v:shapes="_x0000_i1075"> (2.1)

где <img src="/cache/referats/16465/image038.gif" v:shapes="_x0000_i1076"> – текущая круговаячастота.

Вэтом случае относительные потери выходной мощности, обусловленные наличием <img src="/cache/referats/16465/image098.gif" v:shapes="_x0000_i1077">

<img src="/cache/referats/16465/image100.gif" v:shapes="_x0000_i1078"> <img src="/cache/referats/16465/image095.gif" v:shapes="_x0000_i1079"> (2.2)

где <img src="/cache/referats/16465/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1080"> — максимальноезначение выходной мощности на частоте <img src="/cache/referats/16465/image038.gif" v:shapes="_x0000_i1081"> при условии равенстванулю <img src="/cache/referats/16465/image105.gif" v:shapes="_x0000_i1082">;

<img src="/cache/referats/16465/image107.gif" v:shapes="_x0000_i1083"> — максимальноезначение выходной мощности на частоте <img src="/cache/referats/16465/image038.gif" v:shapes="_x0000_i1084"> при наличии<img src="/cache/referats/16465/image105.gif" v:shapes="_x0000_i1085">.

Описаннаяв [2] методика Фано позволяет при заданных <img src="/cache/referats/16465/image105.gif" v:shapes="_x0000_i1086"> и верхней граничнойчастоте <img src="/cache/referats/16465/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1087"> полосы пропусканияразрабатываемого усилителя рассчитать такие значения элементов выходной КЦ <img src="/cache/referats/16465/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1088"> и <img src="/cache/referats/16465/image116.gif" v:shapes="_x0000_i1089"><img src="/cache/referats/16465/image118.gif" v:shapes="_x0000_i1090"><img src="/cache/referats/16465/image120.gif" v:shapes="_x0000_i1091"><img src="/cache/referats/16465/image122.gif" v:shapes="_x0000_i1092">, <img src="/cache/referats/16465/image116.gif" v:shapes="_x0000_i1093"><img src="/cache/referats/16465/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1094"><img src="/cache/referats/16465/image126.gif" v:shapes="_x0000_i1095"><img src="/cache/referats/16465/image128.gif" v:shapes="_x0000_i1096"> относительно котороговычисляется <img src="/cache/referats/16465/image118.gif" v:shapes="_x0000_i1097">

Истинные значения элементов рассчитываютсяпо формулам:

<img src="/cache/referats/16465/image131.gif" v:shapes="_x0000_i1098"> (2.3)

где <img src="/cache/referats/16465/image133.gif" v:shapes="_x0000_i1099"><img src="/cache/referats/16465/image135.gif" v:shapes="_x0000_i1100"> – верхняя круговаячастота полосы пропускания усилителя.

Пример 2.1.Рассчитатьвыходную КЦ для усилительного каскада на транзисторе КТ610А (<img src="/cache/referats/16465/image122.gif" v:shapes="_x0000_i1101">=4 пФ [13]), при <img src="/cache/referats/16465/image080.gif" v:shapes="_x0000_i1102"><img src="/cache/referats/16465/image120.gif" v:shapes="_x0000_i1103"><img src="/cache/referats/16465/image128.gif" v:shapes="_x0000_i1104"> и уменьшение выходноймощности на частоте <img src="/cache/referats/16465/image120.gif" v:shapes="_x0000_i1105"> при использовании КЦ ибез нее.

Решение.Найдемнормированное значение <img src="/cache/referats/16465/image122.gif" v:shapes="_x0000_i1106">: <img src="/cache/referats/16465/image142.gif" v:shapes="_x0000_i1107"> = <img src="/cache/referats/16465/image144.gif" v:shapes="_x0000_i1108"> = <img src="/cache/referats/16465/image146.gif" v:shapes="_x0000_i1109"> = 0,7536. В таблице2.1 ближайшее значение <img src="/cache/referats/16465/image144.gif" v:shapes="_x0000_i1110"> равно 0,753. Этомузначению <img src="/cache/referats/16465/image144.gif" v:shapes="_x0000_i1111"> соответствуют:<img src="/cache/referats/16465/image150.gif" v:shapes="_x0000_i1112"><img src="/cache/referats/16465/image152.gif" v:shapes="_x0000_i1113"><img src="/cache/referats/16465/image118.gif" v:shapes="_x0000_i1114"><img src="/cache/referats/16465/image126.gif" v:shapes="_x0000_i1115"><img src="/cache/referats/16465/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1116"><img src="/cache/referats/16465/image116.gif" v:shapes="_x0000_i1117"><img src="/cache/referats/16465/image128.gif" v:shapes="_x0000_i1118"><img src="/cache/referats/16465/image120.gif" v:shapes="_x0000_i1119"><img src="/cache/referats/16465/image122.gif" v:shapes="_x0000_i1120">, составляет 1,57 раза, а при ее использовании – 1,025 раза.

Таблица 2.1 – Нормированные значения элементов выходной КЦ

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,180

0,382

0,547

0,682

0,788

0,099

0,195

0,285

0,367

0,443

0,000

0,002

0,006

0,013

0,024

1,000

1,001

1,002

1,010

1,020

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,865

0,917

0,949

0,963

0,966

0,513

0,579

0,642

0,704

0,753

0,037

0,053

0,071

0,091

0,111

1,036

1,059

1,086

1,117

1,153

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

0,958

0,944

0.927

0,904

0,882

0,823

0,881

0,940

0,998

1,056

0,131

0,153

0,174

0,195

0,215

1,193

1,238

1,284

1,332

1,383

1,6

1,7

1,8

1,9

0,858

0,833

0,808

0,783

1,115

1,173

1,233

1,292

0,235

0,255

0,273

0,292

1,437

1,490

1,548

1,605

2.2.ВЫХОДНОЙ СОГЛАСУЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР ШИРОКОПОЛОСНОГО УСИЛИТЕЛЯ

При проектировании широкополосныхпередатчиков средней и большой мощности одной из основных является задачамаксимального использования транзистора выходного каскада усилителя по выходноймощности. Оптимальное сопротивление нагрузки мощного транзистора, на которое онотдает максимальную мощность, составляет единицы ом [2]. Поэтому между выходнымкаскадом и нагрузкой усилителя включается трансформатор импедансов, реализуемый,как правило, на ферритовых сердечниках и длинных линиях [1–4, 14].Принципиальная схема усилительного каскада с трансформатором импедансов,имеющим коэффициент трансформации сопротивления 1:4, приведена на рис. 2.2, а,эквивалентная схема по переменному току – на рис. 2.2, б, где <img src="/cache/referats/16465/image169.gif" v:shapes="_x0000_i1126"> – конденсатор фильтра;<img src="/cache/referats/16465/image171.gif" v:shapes="_x0000_i1127"> – трансформатор; <img src="/cache/referats/16465/image173.gif" v:shapes="_x0000_i1128"><img src="/cache/referats/16465/image175.gif" v:shapes="_x0000_i1129"> <img src="/cache/referats/16465/image177.gif" v:shapes="_x0000_i1130"> <img src="/cache/referats/16465/image179.gif" v:shapes="_x0000_i1131"> <img src="/cache/referats/16465/image181.gif" v:shapes="_x0000_i1132"> – элементы схемыактивной коллекторной термостабилизации [15]; <img src="/cache/referats/16465/image183.gif" v:shapes="_x0000_i1133"> – транзистор выходногокаскада усилителя. На рис. 2.2, в приведен пример использования трансформатора скоэффициентом трансформации 1:9.

б)

а) в)

Рис. 2.2

Согласно [16, 17] при заданном значениинижней граничной частоты <img src="/cache/referats/16465/image191.gif" v:shapes="_x0000_i1136"> полосы пропусканияразрабатываемого усилителя требуемое число витков длинных линий, наматываемыхна ферритовые сердечники трансформатора, определяется выражением:

<img src="/cache/referats/16465/image193.gif" v:shapes="_x0000_i1137"> (2.4)

где d– диаметрсердечника в сантиметрах;

N– количество длинных линий трансформатора;

<img src="/cache/referats/16465/image195.gif" v:shapes="_x0000_i1138"> – относительнаямагнитная проницаемость материала сердечника;

S– площадь поперечного сечения сердечника в квадратныхсантиметрах.

Значение коэффициента перекрытиячастотного диапазона трансформирующих и суммирующих устройств на ферритовыхсердечниках и длинных линиях лежит в пределах 2·104...8·104[16, 17]. Поэтому, приняв коэффициент перекрытия равным 5·104, верхняяграничная частота <img src="/cache/referats/16465/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1139"> полосы пропусканиятрансформатора может быть определена из соотношения:

<img src="/cache/referats/16465/image198.gif" v:shapes="_x0000_i1140"> (2.5)

При расчетах трансформаторов импедансовпо соотношениям (2.4) и (2.5) следует учитывать, что реализация <img src="/cache/referats/16465/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1141"> более 1 ГГц техническитрудно осуществима из-за влияния паразитных параметров трансформаторов на егохарактеристики [3].

Требуемое волновое сопротивлениедлинных линий разрабатываемого трансформатора рассчитывается по формуле [16,17]:

<img src="/cache/referats/16465/image200.gif" v:shapes="_x0000_i1142"> (2.6)

Методика изготовления длинных линий сзаданным волновым сопротивлением описана в [18].

Входноесопротивление трансформатора, разработанного с учетом (2.4) – (2.6), равно:

<img src="/cache/referats/16465/image202.gif" v:shapes="_x0000_i1143"> (2.7)

Пример 2.2.Рассчитать<img src="/cache/referats/16465/image204.gif" v:shapes="_x0000_i1144"><img src="/cache/referats/16465/image206.gif" v:shapes="_x0000_i1145"><img src="/cache/referats/16465/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1146"> трансформатора наферритовых сердечниках и длинных линиях с коэффициентом трансформациисопротивления 1:9, если <img src="/cache/referats/16465/image080.gif" v:shapes="_x0000_i1147"> = 50 Ом, <img src="/cache/referats/16465/image191.gif" v:shapes="_x0000_i1148">

Решение.В качестве ферритовых сердечников трансформатора выберемкольца марки М2000НМ 20х10х5, имеющих параметры: <img src="/cache/referats/16465/image195.gif" v:shapes="_x0000_i1149"> = 2000; d= 6 см; S= 0,5 см2.Из (2.5) – (2.7) определим: N= 3, <img src="/cache/referats/16465/image206.gif" v:shapes="_x0000_i1150"><img src="/cache/referats/16465/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1151">n=16,7. Тоесть для создания трансформатора импедансов с <img src="/cache/referats/16465/image191.gif" v:shapes="_x0000_i1152">
2...3 см.

2.3. ВЫХОДНОЙ СОГЛАСУЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР полосового УСИЛИТЕЛЯ

При проектированииполосовых передатчиков средней и большой мощности, также как и припроектировании широкополосных, одной из основных является задача максимальногоиспользования по выходной мощности транзистора выходного каскада усилителя.Однако в этом случае между выходным каскадом и нагрузкой усилителя включаетсятрансформатор импедансов, выполненный в виде фильтра нижних частот [3, 19, 20].Чаще всего он выполняется в виде фильтра нижних частот четвертого порядка[19–23]. Принципиальная схема усилительного каскада с таким трансформаторомприведена на рис. 2.3, а, эквивалентная схема по переменному току – на рис.2.3, б, где элементы <img src="/cache/referats/16465/image211.gif" v:shapes="_x0000_i1153"> формируюттрансформатор импедансов, обеспечивающий оптимальное, в смысле достижениямаксимального значения выходной мощности, сопротивление нагрузки транзистора ипрактически не влияют на форму АЧХ усилительного каскада. Методика расчетаоптимального сопротивления нагрузки мощного транзистора дана в [2, 3, 24].

Наиболееполная и удобная для инженерных расчетов методика проектированиярассматриваемых трансформаторов импедансов приведена в [25, 26]. В таблице 2.2 представленывзятые из [26] нормированные относительно <img src="/cache/referats/16465/image213.gif" v:shapes="_x0000_i1154"> и <img src="/cache/referats/16465/image215.gif" v:shapes="_x0000_i1155"> значения элементов <img src="/cache/referats/16465/image082.gif" v:shapes="_x0000_i1156"> для относительнойполосы рабочих частот трансформатора <img src="/cache/referats/16465/image218.gif" v:shapes="_x0000_i1157"><img src="/cache/referats/16465/image220.gif" v:shapes="_x0000_i1158"> лежащего в пределах2...30 раз, где <img src="/cache/referats/16465/image213.gif" v:shapes="_x0000_i1159"><img src="/cache/referats/16465/image222.gif" v:shapes="_x0000_i1160"> – входное сопротивлениетрансформатора в полосе его работы, <img src="/cache/referats/16465/image215.gif" v:shapes="_x0000_i1161"><img src="/cache/referats/16465/image224.gif" v:shapes="_x0000_i1162"> – средняя круговаячастота полосы рабочих частот трансформатора.

а) б)

Рис. 2.3

Выбор wравной 0,2 и 0,4 обусловлен тем, что это наиболее часто реализуемая относительнаяполоса рабочих частот полосовых передатчиков средней и большой мощности, таккак в этом случае перекрывается любой из каналов телевизионного вещания и диапазоныЧМ и FMрадиовещания [27].

Таблица 2.2 – Нормированные значения элементовтрансформатора

w = 0,2

0,821

1,02

1,16

1,36

1,51

1,62

1,84

2,02

2,27

0,881

0,797

0,745

0,671

0,622

0,585

0,523

0,483

0,432

w = 0,4

0,832

1,04

1,19

1,40

1,56

1,69

1,95

2,15

2,46

0,849

0,781

0,726

0,649

0,598

0,559

0,495

0,453

0,399

Привыбранных значениях <img src="/cache/referats/16465/image234.gif" v:shapes="_x0000_i1170"> нормированные значенияэлементов <img src="/cache/referats/16465/image236.gif" v:shapes="_x0000_i1171"> определяются изсоотношений [23]:

<img src="/cache/referats/16465/image238.gif" v:shapes="_x0000_i1172"> (2.8)

Истинныезначения элементов <img src="/cache/referats/16465/image211.gif" v:shapes="_x0000_i1173"> рассчитываются по формулам:

<img src="/cache/referats/16465/image240.gif" v:shapes="_x0000_i1174"> (2.9)

Пример 2.3.Рассчитать элементы <img src="/cache/referats/16465/image211.gif" v:shapes="_x0000_i1175"> трансформатора импедансов(рис. 2.3) при w= 0,2, <img src="/cache/referats/16465/image220.gif" v:shapes="_x0000_i1176">FMдиапазоне (88...108 МГц)на нагрузку 75 Ом.

Решение.Из таблицы 2.2 для <img src="/cache/referats/16465/image220.gif" v:shapes="_x0000_i1177"><img src="/cache/referats/16465/image230.gif" v:shapes="_x0000_i1178"><img src="/cache/referats/16465/image232.gif" v:shapes="_x0000_i1179"><img src="/cache/referats/16465/image242.gif" v:shapes="_x0000_i1180"><img src="/cache/referats/16465/image244.gif" v:shapes="_x0000_i1181"><img src="/cache/referats/16465/image213.gif" v:shapes="_x0000_i1182"><img src="/cache/referats/16465/image222.gif" v:shapes="_x0000_i1183"><img src="/cache/referats/16465/image215.gif" v:shapes="_x0000_i1184"><img src="/cache/referats/16465/image224.gif" v:shapes="_x0000_i1185">8 из (2.9) получим: <img src="/cache/referats/16465/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1186"><img src="/cache/referats/16465/image116.gif" v:shapes="_x0000_i1187"><img src="/cache/referats/16465/image248.gif" v:shapes="_x0000_i1188"><img src="/cache/referats/16465/image250.gif" v:shapes="_x0000_i1189">

2.4. Фильтры высших гармоническихсоставляющих полосового усилителя

Выходныекаскады полосовы

еще рефераты

Еще работы по радиоэлектронике

Реферат по радиоэлектронике

Моделирование систем радиосвязи и сетей радиовещания (для студентов специальности «РРТ»)

25 Июня 2015

Реферат по радиоэлектронике

Цифровая обработка сигнала (Digital Signal processing)

29 Августа 2013

Реферат по радиоэлектронике

Модуляция. Формирование модулированных сигналов

29 Августа 2013

Реферат по радиоэлектронике

Методы статистического моделирования в радиотехнике

29 Августа 2013