Мир Знаний

Проектирование радиолокационной станции для обнаружения надводных целей в пределах речного шлюза (стр. 5 из 14)

Выберем значение коэффициента обратной связи. Наибольшая стабильность частоты в транзисторном автогенераторе получается при Kос=1…3. Обычно в задающих автогенераторах на биполярных транзисторах выбирают Kос=1.

Рассчитаем основные параметры генератора:


амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

амплитуда постоянной составляющей коллекторного тока:

амплитуды первой гармоники напряжения на базе и коллекторе транзистора с коррекцией:

сопротивление нагрузки транзистора:

колебательная, потребляемая и рассеиваемая в транзисторе мощности:

рассеиваемая мощность не превышает допустимого значения 22,1мВт<225 мВт.


электронный КПД:

напряжение смещения на базе:

необходимо чтобы

условие выполняется.


Рассчитаем напряженность режима x, напряженность граничного режима xгр и сравним их, должно выполняться неравенство:

данное условие выполняется.

Расчет колебательной системы. Колебательная система автогенератора состоит из контура C1, C2, C3 и Qz.

Параметры кварцевого резонатора РКМ-14:

- Диапазон частот fр, МГц 5…300
- Добротность Q, 103 12
- Сопротивление кварца rкв, Ом 10
-

Шунтирующая емкость C0, пФ2

Характеристическое сопротивление кварца:

частота колебаний равна резонансной частоте системы:

из чего следует, что суммарная емкость контура:

сопротивление контура при резонансе:



коэффициент включения контура к транзистору:

Одна из емкостей делителя (с учетом емкостной связи с нагрузкой):

C`2=CS/p=0,01·10-12/1,79·10-4=55,9·10-12Ф;

другая емкость делителя:

C1=C`2/Kос=55,9·10-12/1=55,9·10-12Ф;

тогда:


Чтобы сопротивление нагрузки R`н, пересчитанное к выходным электродам транзистора, не снижало заметно добротности контура, нужно выполнить условие R`н>>Rн. На практике достаточно, чтобы R`н=3Rн, обычно Rн = 50 Ом. Тогда R`н=150 Ом.

Добротность последовательной цепочки CсвRн:

емкость связи:

емкость связи, пересчитанная в параллельную к емкости C2:

емкость делителя (без учета емкости связи с нагрузкой):

Расчет цепи смещения.


Чтобы делитель R1R2 не шунтировал колебательную систему, должно выполнятся неравенство Rр(CΣ/C1)2<<Rист.

Расчет цепи питания. Значение сопротивления Rбл выбирают равным (5…10)Rк.

сопротивление емкости блокировочного конденсатора Cбл1 на рабочей частоте должно быть много меньше внутреннего сопротивления источника питания, выбираем 1/2πfрСбл=0,1 Ом. Тогда:

напряжение питания:

Обозначения элементов в расчете соответствует обозначениям на схеме (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 – Принципиальная электрическая схема кварцевого автогенератора.

6 РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЬНОГО ТРАКТА

6.1 Расчет оконечного каскада усилительного каскада

Произведем расчет оконечного каскада усилителя исходя из предъявляемых к нему требований: выходная мощность 0,1 Вт, частота 7,5 ГГц.

Руководствуясь исходными данными, выбираем транзистор 3П602Д-2, со следующими характеристиками:

- uраничная частота ft, ГГц 12;
- rрутизна переходной характеристики S, А/В 0,1;
- напряжение отсечки Eотс, В -5,1;
- yапряжение отсечки затвора Eотс з, В 0,5;
- уапряжение Eс0, В 0,65;
- cопротивление насыщения rнас, Ом 3;
- допустимое напряжение стока Uс доп, В 7,5;
- допустимое напряжение на затворе Eзи доп, В 3,5;
- допустимая температура tдоп 130;
- допустимая мощность рассеяния Pрас. доп, Вт 1,35;
- контактная разность потенциалов Uφ, В 0,8;
- емкость затвор-канал Сзк, пФ 1,3;
- емкость сток-затвор Ссз, пФ 0,4;
- емкость сток-канал Сск, пФ 0,08;
- сопротивление истока rз, Ом 1;
- сопротивление истока rи, Ом 1,25;
- сопротивление стока rс, Ом 1,5;
- сопротивление канала rк, Ом 5;
- индуктивность исток Lи, нГн 0,075;

Произведем расчет электрического режима работы транзистора. Расчет производится по методике приведенной в [6].


Существует ограничение на максимально допустимое значение напряжение на стоке Uс доп, тогда должно выполнятся неравенство:

пусть Ec=4 В.

Для достижения наибольшего коэффициента усиления по мощности угол отсечки тока стока θ выбираем равным 180˚ (режим А).


Определим амплитуду первой гармоники тока стока:

где мощность Pс1 задают в 1,1…1,2 раза больше мощности требуемой в нагрузке P­н. Из предварительного расчета мощность излучения должна быть 30 мВт, но так как существуют потери в выходной колебательной системе и в волноводном тракте мощность оконечного каскада должна быть больше.


Затухание в волноводе α=0,0794 дБ/м, длина волноводной линии 30·2 м. Тогда общее затухание в волноводном тракте:

КПД выходной колебательной системы обычно не меньше 95%, тогда мощность выходного каскада должна быть:

то есть выходная мощность, с учетом небольшого запаса, составит Рн=100 мВт. Одновременно Pс1 не должна превышать Pс max. Примем Pс1=1,1·Pн=1,1·0,1=0,11 Вт. Коэффициенты Берга для угла отсечки θ=180˚: α0=0,5; α1=0,5; γ0=1; γ1=1.


Тогда:

Рассчитаем амплитуду первой гармоники напряжения на стоке в граничном режиме:

Находим эквивалентное сопротивление нагрузки:

Постоянная составляющая тока стока и мощность потребляемую от источника питания:

Определяем усредненные по первой гармонике емкости Сзк и Ссз:

где

тогда: