Пример расчета оконечного каскада (ОК) АМ передатчика.

Исходные данные:

Мощность в антенне Р_А=15Вт

Рабочая частота f_раб=80МГц

Глубина модуляции m=0.6

Исходя из заданной мощности излучения в антенне в несущем режиме Р_А и с учетом потерь в фидере h_f » 0,8…0,9 и потерь в колебательной системе h_кс = 0,8…0,9, определяется требуемая мощность транзистора модулируемого каскада (в данном случае оконечного каскада) :

(1.6)

- кпд фидера,

для П-, Г-, Т- образных фильтров,

для контура.

(1.7)

где m – заданная глубина модуляции.

Определение напряжения питания оконечного каскада и мощности модулятора производится после выбора транзистора и расчета его параметров.

Выбор активного элемента

Транзистор оконечного каскада выбирается, исходя из требуемой мощности в максимальном режиме и заданной рабочей частоты f_раб.

Мощность, которую можно будет получить при выборе данного транзистора, будет примерно равна:

Р_вых≈(1…1,3)∙Р_{расс ,} (1.8)

где Р_расс - мощность рассеивания на коллекторе.

При f _раб → f_т – Р_вых ↓, К_р ↓, то режим устойчивый;

При f _раб → f_β – Р_вых ↑, К_р ↑, то режим неустойчивый.

Также получение большой мощности приводит к снижению надежности транзистора.

По мощности подходят транзисторы 2Т950А и КТ922В (см. справочники).

Для максимального использования активного элемента биполярный транзистор применяется в области высоких частот и выбирается, исходя из заданной частоты /1/:

f_Т >f_раб> 3f_β (1.9)

где f_β – частота, на которой коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ падает до уровня 0,707 от статического низкочастотного коэффициента усиления по току, приведенного в справочнике.

f_T – граничная частота приводится в справочнике, если f_T не указана, то ее можно определить по формуле :

= (1.10)

где |h_21э|_спр – модуль коэффициента усиления по току, измеренный на частоте f_спр.

Для транзистора 2Т950А:

Для транзистора КТ922В:

(1.11)

Для транзистора 2Т950А:

Используем =50(см. справочник). Или

= (1.12)

Для транзистора КТ 922В:

Используем =50 (см. справочник).

Коэффициент усиления по току на рабочей частоте:

= (1.13)

2Т950А: КТ922В:

Проверим справедливость неравенства:

f_Т >f_раб> 3f_β

Для 2Т950А 360 ∙10⁶ >80 ∙10⁶> 3∙ 7.2∙ 10⁶

Условие выполняется, расчёт можно продолжать.

Если f_раб<f_β и при расчете ф.(1.11,1.12) получилось h_21э>h_21эо, то принимаем

h_21э= h_21эо (см. рис.4)

h21э0

0,707h21э0

fβ

fТ

f

h21э

Рис.4. Зависимость коэффициента усиления по току от частоты.

Для проверки получения на выбранном транзисторе возможной мощности воспользуемся формулой через предельные допустимые параметры транзистора.

(1.14)

где

α₁ - коэффициент Берга, при θ = 90^◦ α₁=0.5

– крутизна критического режима.

Для 2Т950А в справочнике (см.П.1)

а) =0.15 (1.15а)

Для КТ922В (см.П.2)

б) (1.15б)

где U_КЭнас, I_Кнас – напряжение и ток в режиме насыщения, указаны в справочнике.

Если в справочнике приведена выходная характеристика, то сопротивление насыщения можно определить (см.рис.5б и П.2) по формуле:

Для КТ922В:

в) (1.15в)

i

Iк мах

S

iк

iБ

Е' Е'Б

UБЭраб

SБ

IБ мах

UБЭ

Нагрузочная прямая

iк

Iк мах

UКЭост

Ек

Uк

IБ мах

а) б)

Рис.5.

а) Входная, проходная б) выходная характеристики биполярного транзистора

где S_Б – крутизна входной характеристики касательная в рабочей точке I_Бмах,

E'_Б » Е',

E'_Б – напряжение отсечки базового тока,

Соответствуют выбранному режиму IКmах и IБmах =

Е' – напряжение отсечки коллекторного тока ( напряжение сдвига проходной характеристики ).

U_{КЭост кр} – остаточное напряжение К-Э,

U_БЭраб – напряжение Б-Э

Если в справочнике нет сведений о параметрах насыщения или выходной характеристики, но имеется выходная мощность, измеренная при напряжении U_КЭ, то сопротивление насыщения можно определить по формуле:

г) (1.15г)

,

где Р_{вых.спр} – выходная мощность, измеренная при U_КЭ.спр.

Рассчитаем возможную мощность (см.ф.(1.14)) при использовании транзистора 2Т950А (справочники: Голомедов А.В. стр. 307. Петухов В.М. т.3 стр.443), см. Приложение 1.

(1.16а)

(1.16б)

Требуется 53.148Вт (см. ф.(1.7)).

Уточним режим работы транзистора.

Напряжение на коллекторе в максимальном режиме:

(1.17)

(1.18)

Зададимся E_Кmax =28,9В и I_Кmax=7,67А, определим мощность.

Требуется 53.148Вт

Транзистор 2Т950А подходит.