3. Расчет входной цепи

β_i = 1/ α₁(1-cosθ)

ω_т = 2πfт

ω_т =8,796*10^9 рад/с

β_i = 2

• Rвх = rб + rэ

R вх =0,2+0,06=0,26 Ом

• R вх1 = β_i R вх

R вх1 =2*0,26=0,52 Ом

• Коэффициент усиления по мощности:

Kp(ω) = R_э/(R вх1*(1+(ωв/ ω_т )^2 ))

Kp(ω) = 5,767 Вт

• Входная мощность:

Pвх = P1/ Kp(ω)

Pвх = 200/5,767=34,682 Вт

4. Расчет входной согласующей цепи

• Входное сопротивление транзистора по первой гармонике:

Rвх1 = 0,52 Ом

Входная индуктивность:

Lвх = Lэ + Lб = 0,4+0,01=0,41 нГн

• Полоса пропускания:

Δω =502,7*10⁶ рад/с

• Неравномерность примем δ = 0,2 дБ

• Пусть число элементов в согласующей цепи будет четное и равное 2. Тогда из справочника имеем:

g0 = 1

g1 = 1,0378

g2 = 0,6745

g3 = 1,5386

Общая схема цепи имеет вид:

• Денормировка по Δω и R:

Rнор = Rвх1*g3 =0,8 Ом

g0=ρ = 75 Ом

g1 : C1 = g1/ Rнор* Δω =2,581 нФ

g2 : L2 = g2* Rнор /Δω = 1,074 нГн

g3=R3 = Rвх1 = 0,52 Ом

• Преобразование ФНЧ в ППФ:

ω0 = (ωв* ωн)^1/2 =3,699*10⁹ рад/с

Фильтр примет следующий вид:

Исходя из условия, что на резонансной частоте должно выполняться равенство:

1/ ω0*C = ω0*L

находятся значения емкостей и индуктивностей:

C2 =1/( ω0^2*L2)=68 пФ

L1 = 1/(ω0^2*C1)=0,028 нГн

• Трансформация сопротивления:

Коэффициент трансформации находится по формуле:

k² = ρ/g3*Rвх1

k = 9,682

Тогда конечная схема входной согласующей цепи будет иметь вид:

где:

C1=C1/ k² =25,81 пФ

L1=L1* k² =2,833 нГн

С21=C2/k =6,809 пФ

С22=-C2*(k-1)/ k² = -6,128 пФ

С23=C2*(k-1)/ k = 61,28 пФ

L2=1,074 нГн

C1=C1+C22=25,81-6,128=19,682 пФ

С2=С21=6,809 пФ

С3=С23=61,28 пФ

L1=2,833 нГн

L2=1,074 нГн

График коэффициента передачи входной согласующей цепи

График коэффициента отражения входной согласующей цепи

5. Расчет выходной согласующей цепи

• Общая схема выходной согласующей цепи будет подобна входной, то есть с n = 4 элементов. Значения для g будут те же. Схема имеет вид:

g0=1

g1=1.3028

g2=1.2814

g3=1.9761

g4=1.8468

g5=1.5386

Где g0 = Rэ, g5 = ρ, а g1 и g2 должны равняться выходной емкости и индуктивности транзистора соответственно.

• Денормировака по Δω и R:

Предполагается взять верхнюю граничную частоту больше, чем дано в задании, тогда увеличится и Δω.

Пусть Δω = 502,7*10⁶ рад/с.

Сопротивление нормировки будет равно:

Rнор = ρ*g5 = 115,35 Ом

Тогда имеем:

g0=Rэ=3,6 Ом

g1 = C1 = Cвых = 60 пФ

g2 = L2 = Lвых = 0,5 нГн

g3 = C3 = g3/Rнор* Δω =34,08 пФ

g4 = L4 = g4*Rнор/Δω =194,1 нГн

g5 = R5 = ρ = 75 Ом

• Преобразование ФНЧ в ППФ:

Схема будет иметь вид:

ω0 = (ωв* ωн)^1/2 = 3,699*10⁹ рад/с

Исходя из условия, что на резонансной частоте должно выполняться равенство:

1/ ω0*C = ω0*L

находятся значения емкостей и индуктивностей:

C2 = 146,2 пФ

C4 = 0,3765 пФ

L1 = 12,18 нГн

L3 = 2,145 нГн

• Трансформация сопротивления:

Так как Rэ меньше ρ, то необходимо ввести 2 трансформатора с коэффициентами связи, выбранными из условия:

Rнор * k1²/k2² = Rэ

k2=17

k1=3

Тогда схема примет следующий вид:

Где

C1 = C1* k2²/ k1²

C2 = C2* k2²

C3 = C3* k2*(k2-1)

C4 = C3*k2

C5 = -C3*(k2-1)

C6 = C4

L1 = L1*k1*(k1-1)/ k2²

L2 = L1*k1/ k2²

L3 = -L1*(k1-2)/ k2²

L4 = L2/ k2²

L5 = L3

L6 = L4

С1=0,187 пФ

С2=42250 пФ

С3=9270 пФ

С4=579,4 пФ

С5=-148300 пФ

С6=0.486 пФ

L1=-0.253 нГн

L2=0.0026 нГн

L3=-0,0008753 нГн

L4= 0,0000091нГн

L5=1,23 нГн

L6=9,245 нГн

• Расчет сумматора:

Эквивалентная схема сумматора представляет собой источник напряжения с внутренним сопротивлением, равным сопротивлению тракта, двух параллельно соединенных микрополосковых линий, нагруженных на сопротивления нагрузки, равные также сопротивлению тракта. Для развязки в линии включено балластное сопротивление, равное удвоенному сопротивлению нагрузки.

Схема имеет вид:

Параметры схемы:

Rг = 75 Ом

Rн = 75 Ом

Rб = 150Ом

Волновое сопротивление линии ρ = (2* Rг* Rн)^1/2 =106 Ом

Электрическая длина отрезка микрополосковой линии θ = 90º.

• Структурная схема усилителя мощности: