Проектирование радиолокационной станции для обнаружения надводных целей в пределах речного шлюза (стр. 6 из 14)
 |
 |
Рассчитаем усредненное значение сопротивления канала по первой гармонике:
где
тогда:
 |
Для расчета сопротивления rс0, характеризующего влияние обратной связи в полевых транзисторах с барьером Шотки, сначала определим несколько вспомогательных коэффициентов:
 |
где
и затем:
 |
Рассчитываем выходную мощность:
 |
 |
Определим значения элементов Lвх, Свх, rвх в эквивалентной схеме входной цепи на рис. 2.5.1:
 |
Рисунок 6.1 – Эквивалентная схема транзистора
 |
Определяем амплитуду входного тока:
Расчет входной мощности и коэффициента усиления по мощности:
(2.5.1)
Определим коэффициент полезного действия и мощность, рассеиваемую
 |
в транзисторе, которая не должна превышать предельно допустимую:
что не превышает предельно допустимой мощности рассеивания.
 |
Определим напряжение смещения на затворе:
 |
Рисунок 6.2 – Схема оконечного усилительного каскада
6.2 Расчет предоконечного каскада с использованием компьютера
Произведем расчет предоконечного каскад усилительного тракта передатчика проектируемой РЛС с помощью компьютера, программа составлена на основе методики расчета изложенной в [6].
Предоконечный каскад нагружается на оконечный каскад и исходя из вышеизложенных расчетов и должен обеспечивать на его входе мощность Рвх (2.5.1) равную 41,2 мВт на частоте 7,5 ГГц, исходя из чего выбираем маломощный биполярный транзистор 2Т3124А-2 со следующими характеристиками:
| -статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ | 100; |
| -граничная частота, ГГц | 8; |
| -емкость коллекторного перехода, пФ | 0,42; |
| -емкость эмиттерного перехода, пФ | 0,69; |
| -индуктивность базового вывода, нГн | 1; |
| -индуктивность эмиттерного вывода, нГн | 2; |
| -напряжение отсечки, В | 0,4; |
| -допустимое напряжение на базе, В | 1; |
| -допустимое напряжение на коллекторе, В | 10; |
| -допустимый ток коллектора, мА | 12; |
| -допустимая мощность рассеяния, мВт | 70; |
| -крутизна переходной характеристики в граничном режиме, мА/В | 40; |
Производим расчет предоконечного каскада, задавшись напряжением питания и током в цепи коллектора:
| -Допустимая мощность рассеяния на коллекторе, Вт | 7.00E-002; |
| -Рабочaя частота, МГц | 7500; |
| -Статический коэффициент усиления по току | 100; |
| -Напряжение отсечки, B | .400; |
| -Крутизна в граничном режиме, A/B | 3.99E-002; |
| -Емкость эмиттерного перехода, пФ | .689; |
| -Емкость коллекторного перехода, пФ | .419; |
| -Допустимое напряжение на базе, В | 1; |
| -Допустимый ток коллектора, А | 1.19E-002; |
| -Допустимое напряжение на коллекторе, В | 10; |
| -Индуктивность базового вывода, нГн | 1; |
| -Индуктивность эмиттерного вывода, нГн | 2; |
| -Напряжение источника питания, В | 3; |
| -Максимальный ток коллектора, А | 6.99E-003; |
| -Граничная частота F betta, МГц | 8000; |
| -Угол отсечки, град | 180; |
| -Коэффициенты Берга для угла отсечки: | |
| -Аlfa0= 0.5; | |
| -Alfa1= 0.5; | |
| -Gamma0= 1; | |
| -Gamma1= 1. | |
| Режим работы: | |
| -Коэффициент использования напpяжения, B | .686; |
| -Напpяжение первой гармоники на коллекторе, В | 2.76; |
| -Амплитуда 1-й гаpмоники коллекторного тока, А | 3.74E-003; |
| -Постоянная составляющая коллекторного тока, А | 1.26E-003; |
| -Мощность первой гармоники на выходе, Вт | 7.14E-003; |
| -Мощность, потpебляемая коллекторной цепью, Вт | 9.07E-003; |
| -Мощность, pассеиваемая на коллекторе, Вт | 2.40E-003; |
| -КПД коллекторной цепи | .723; |
| -Управляющий заряд, нКл | 1.88E-015; |
| -Минимальное мгновенное напpяжение на эмиттерномпереходе, В | .397; |
| -П-остоянная составляющая на эмиттере, В | .399; |
| -Сопротивление коллекторной нагрузки, Ом | 581.5; |
| -Амплитуда первой гармоники суммарного тока базыс четом тока емкости коллекторного перехода, А. | 7.55E-002; |
| -Сопротивление коррекции закрытого перехода, Ом. | 28.8; |
| -Мощность, потребляемая цепью коррекции, Вт | 6.50E-008; |
| -Входное сопротивление, Ом | 8.17; |
| -Мощность, потребляемая на входе, Вт | 1.22E-002; |
| -Мощность на входе, потребляемая каскадом, Вт | 1.22E-002; |
| -Коэффициент передачи по мощности | 1.53 |
| -Входная индуктивность, нГн | 1.00; |
| -Входная емкость, пФ | 848.5; |
| -Усредненн. за период сопротивление коррекции, Ом | 16.3. |
Результаты оказались неудовлетворительными, с такой выходной мощностью он не сможет раскачать оконечный каскад. Попробуем увеличить выходную мощность предоконечного каскада, повысив напряжение питания и коллекторный ток. Производим расчет заново:
| -Допустимая мощность рассеяния на коллекторе, Вт | 7.00E-002; |
| -Рабочaя частота, МГц | 7500; |
| -Статический коэффициент усиления по току | 100; |
| -Напряжение отсечки, B | .400; |
| -Крутизна в граничном режиме, A/B | 3.99E-002; |
| -Емкость эмиттерного перехода, пФ | .689; |
| -Емкость коллекторного перехода, пФ | .419; |
| -Допустимое напряжение на базе, В | 1; |
| -Допустимый ток коллектора, А | 1.19E-002; |
| -Допустимое напряжение на коллекторе, В | 10; |
| -Индуктивность базового вывода, нГн | 1; |
| -Индуктивность эмиттерного вывода, нГн | 2; |
| -Напряжение источника питания, В | 4; |
| -Максимальный ток коллектора, А | 7.49E-003; |
| -Граничная частота F betta, МГц | 8000; |
| -Угол отсечки, град | 180; |
| -Коэффициенты Берга для угла отсечки: | |
| -Аlfa0= 0.5; | |
| -Alfa1= 0.5; | |
| -Gamma0= 1; | |
| -Gamma1= 1. | |
| Режим работы: | |
| -Коэффициент использования напpяжения, B | .953; |
| -Напpяжение первой гармоники на коллекторе, В | 3.81; |
| -Амплитуда 1-й гаpмоники коллекторного тока, А | 4.74E-003; |
| -Постоянная составляющая коллекторного тока, А | 2.38-003; |
| -Мощность первой гармоники на выходе, Вт | 6.56E-003; |
| -Мощность, потpебляемая коллекторной цепью, Вт | 9.54E-003; |
| -Мощность, pассеиваемая на коллекторе, Вт | 2.91E-003; |
| -КПД коллекторной цепи | .798; |
| -Управляющий заряд, нКл | 1.49E-015; |
| -Минимальное мгновенное напpяжение на эмиттерномпереходе, В | .697; |
| -Постоянная составляющая на эмиттере, В | .699; |
| -Сопротивление коллекторной нагрузки, Ом | 1016.6; |
| -Амплитуда первой гармоники суммарного тока базыс учетом тока емкости коллекторного перехода, А. | 5.47E-002; |
| -Сопротивление коррекции закрытого перехода, Ом. | 28.8; |
| -Мощность, потребляемая цепью коррекции, Вт | 4.05E-008; |
| -Входное сопротивление, Ом | 4.67; |
| -Мощность, потребляемая на входе, Вт | 1.33E-002; |
| -Мощность на входе, потребляемая каскадом, Вт | 1.33E-002; |
| -Коэффициент передачи по мощности | 2.03; |
| -Входная индуктивность, нГн | 1.00; |
| -Входная емкость, пФ | 1482.3; |
| -Усредненн. за период сопротивление коррекции, Ом | 14.4. |
Повышение наряжения питания дало свои результаты, однако все равно выходная мощность не так высока как хотелось бы. Попробуем ещё повысить напряжение питания и ток колектора. Вообще ток коллектора не должен превышать 80% от максимально допустимого значения и напряжение питания должно быть в половину меньше допустимого. Производим расчет: