Мир Знаний

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: