4. Расчет сопряженно-согласованного усилителя

Ниже подробно рассмотрен расчет небалансного (одиночного) усилителя. Если пара таких одиночных усилителей входит в балансный усилитель, то в предположении их идентичности полученные в результате расчета характеристики (коэффициент передачи, коэффициент шума) можно считать с достаточной для практики точностью характеристиками балансного усилителя. Поэтому отдельно расчет балансного усилителя не рассматривается.

Схема алгоритма расчета сопряженно-согласованного усилителя высокой частоты (УВЧ) приведена на рис.1.18. Блок 2 задает допустимый коэффициент шума Ш_доп линейного тракта приемника (ЛТП), при котором достигается заданная чувствительность радиоприемного устройства, и определенный ранее фактический коэффициент шума Ш_лтп-увч линейного тракта без УВЧ. Очевидно, должно выполняться неравенство Ш_{лтп-увч} >Ш_доп, так как в противном случае УВЧ не требуется. Блок 3 задает S -параметры, измеренные при отсчетном сопротивлении Ro=50 Ом, и шумовые  -параметры выбранного СВЧ-транзистора.

Блок 4 проверяет условие однонаправленности усилителя на выбранном транзисторе в соответствии с неравенством (1.79). При выполнении неравенства (1.79) блок 5 вычисляет коэффициент передачи мощности К_увч однокаскадного УВЧ по формуле (1.75) и определяет по выражениям (1.76) коэффициенты отражения Г_г и Г_н, при которых обеспечивается сопряженное согласование уси­лителя, и рассчитывает по формулам (1.71) соответствующие нагрузки Z_г и Z_н на входе и выходе транзистора. Кроме того, блок 5 находит коэффициент шума Ш_увч однокаскадного УВЧ по формуле (1.82) и вычисляет коэффициент шума Ш_лтп линейного тракта с УВЧ по выражению

(1.87)

Если условие однонаправленности не выполняется, совершается переход к блоку 6. Блок 6 вычисляет коэффициент устойчивости К_уст и величины L₁ и L₂ по формулам (1.65)...(1.67) , не­обходимые для проверки условий абсолютной устойчивости каска­да. Блок 7 проверяет условия абсолютной устойчивости путем проверки неравенств (1.64).

При выполнении условии абсолютной устойчивости происходит переход к блоку 8. Блок 8 вычисляет по формуле (1.72) коэффициент передачи мощности К_увч однокаскадного УВЧ, находит по выражениям (1.68) коэффициенты отражения Г_г и Г_н, при которых достигается сопряженное согласование усилителя, и рассчитывает по формулам (1.71) нагрузки Z_г и Z_н на входе и выходе транзистора при сопряженном согласовании. После этих расчетов блок 8 находит коэффициент шума Ш_увч по формуле (1.82) и коэффициент шума Ш_лтп по формуле (1.87).

Если усилитель потенциально неустойчив, совершается переход от блока 7 к блоку 9, который проверяет неравенства К_уст>1. При невыполнении этого неравенства необходимо выбрать другой транзистор и повторить расчет. При выполнении неравенства происходит переход к блоку 10.

Блок 10 вычисляет по формуле (1.73) коэффициент передачи мощности К_увч однокаскадного УВЧ и далее выполняет те же операции, что и блоки 5 и 8.

В блоке 11 найденный коэффициент шума _Шлтп линейного тракта с однокаскадным УВЧ сравнивается с допустимым коэффициентом шума Ш_доп. При Ш_лтп< Ш_доп совершается переход к блоку 15. При Ш_лтп^> Ш_доп происходит переход к блоку 12.

В блоке 12 предлагается разработчику принять одно из двух решений:

1) добавить еще один каскад УВЧ с целью снижения ко­эффициента шума Ш_лтп;

2) выбрать другой транзистор с лучшими шумовыми характеристиками (меньшими значениями -параметров , большим коэффициентом передачи ). При выборе второго решения совершается переход к блоку 3 и весь расчет повторяется. При выборе первого решения происходит переход к блоку 13.

Блок 13 для двухкаскадного УВЧ вычисляет коэффициент передачи мощности , где -определённый ранее коэффициент передачи одного каскада УВЧ, и находит коэффициент шума

(1.88)

где -вычисленный ранее коэффициент шума однокаскадного УВЧ. Кроме того, блок 13 определяет по выражению (1.87) коэффициент шума Ш_лтп при двухкаскадном УВЧ.

Блок 14 проверяет неравенство Ш_лтп<Ш_доп. При выполнении этого неравенства совершается переход к блоку 15. В противном случае необходимо выбрать другой транзистор и повторить весь расчет.

Рис 1.18 Схема алгоритма расчета сопряжено согласованного усилителя

Блок 15 выводит на экран дисплея рассчитанные характеристики УВЧ, число каскадов УВЧ, достигнутый коэффициент шума ЛТП и значения нагрузок Z_г и Z_н, при которых обеспечивается сопряженное согласование УВЧ.

После расчета УВЧ необходимо рассчитать согласующие цепи и направленные ответвители, входящие в УВЧ. Методика расчета этих цепей была рассмотрена в 1.2.