Обеспечение усиления

Рис. 2 Структурная схема УПЧ с ФСС

Теперь определим количество каскадов ОУ для обеспечения требуемого коэффициента усиления по мощности. Воспользуемся формулой:

где – коэффициент усиления УПЧ

– коэффициент усиления каскада с фильтрами сосредоточенной избирательности

– коэффициент усиления оконечного слабоизбирательного каскада

– коэффициент усиления каскада основного усиления

Воспользуемся справочными материалами и определимся с возможными значениями последних 3-х коэффициентов:

Коэффициент усиления УПЧ есть отношение напряжения на выходе УПЧ к напряжению на выходе УПЧ. Напряжение на выходе должно быть равно напряжению на входе детектора, равно 1В. Вычислим напряжение на входе:

– коэффициент усиления преселектора

– выходное сопротивление УПЧ, Ом

Теперь, зная все коэффициенты, можем определить количество каскадов ОУ:

Основной расчет Расчет вц

Определенное в предыдущем пункте число каскадов ОУ делим на 2 и для ведём расчет.

На выходе и выходе необходимо обеспечить согласование с трактом, волновое сопротивление которого равно 50 Ом ()

Соответственно проводимости на выходе и выходе:

Относительная полоса пропускания:

где– средняя частота из диапазона рабочих частот,– полоса пропускания

По таблице 2.1 методического пособия определим параметры прототипа для :

Рассчитаем параметры инверторов проводимостей:

Рассчитаем волновое сопротивление:

Выберем в качестве подложки поликор с параметрами

С помощью следующего рисунка определим конструктивные параметры фильтра, заранее выбрав поперечный размер мм имм:

Рис. 3 Номограммы для определения размеров полосков

Возьмем высоту подложки hравную 5 мм и уточним:

Определим длины полосок (резонаторов):

где ;мм

Рис. 4 Схема фильтра

Рассчитаем потери фильтра в полосе пропускания:

Рис. 5

По рис. 5 определим значение для

Определим добротности в проводниках и диэлектриках.

где – тангенс диэлектрических потерь (для поликора равен)

Тогда:

Выберем и определим добротность резонатора:

Коэффициент затухания есть величина, обратная добротности :

Общие потери (в дБ) определим по формуле:

Общие потери в разах:

Расчет урч

По Приложению 1 для усилителя выбираем схему с общим эмиттером на биполярном транзисторе КТ391 в типовом режиме . На частоте 3.1 ГГц имеем следующие параметры: ̊

Проверим, находится ли транзистор в зоне ОБУ. Для этого должны выполняться следующие условия:

Условие выполнено

Условие выполнено

Условие выполнено

Рассчитаем коэффициент усиления по мощности в режиме экстремального усиления:

Рассчитаем коэффициенты BиC:

Рассчитаем коэффициенты отражения на выходе и выходе:

Рассчитаем входное и выходное комплексные сопротивления:

Рассчитаем цепи согласования входного сопротивления транзистора с подводящей микрополосковой линией с волновым сопротивлением Ом на поликоре с,.

Активную составляющую входного сопротивления согласуем с волновым сопротивлением подводящей линии Ом с помощью четвертьволнового трансформатора с параметрами:

Волновое сопротивление:

Длина шлейфа:

Где

Ширина полоски:

Реактивную составляющую входного сопротивления (проводимости) транзистора индуктивного характера компенсируем параллельным разомкнутым шлейфом, входное сопротивление которого должно носить емкостной характер.

Длина шлейфа:

где

Ширина полоски

Рассчитаем цепи согласования входного сопротивления транзистора с подводящей микрополосковой линией с волновым сопротивлением Ом на поликоре с,

Активную составляющую входного сопротивления согласуем с волновым сопротивлением подводящей линии Ом с помощью четвертьволнового трансформатора с параметрами:

Волновое сопротивление:

Поскольку волновое сопротивление шлейфа труднореализуемо, применим двухступенчатый трансформатор. Задаемся волновым сопротивлением первой ступени Ом. Волновое сопротивление второй ступени находим по формуле:

Параметры первой ступени Ом:

Параметры второй ступени Ом

Реактивную составляющую входного сопротивления (проводимости) транзистора емкостного характера компенсируем параллельным короткозамкнутым шлейфом, входное сопротивление которого должно носить индуктивный характер.

Задаемся волновым сопротивлением шлейфа

Дополнительное слагаемое добавляется в соответствии с формулой (3.34) методического пособия, поскольку в противном случае длина шлейфа получается слишком малой.

Ширина полоски:

Итак:

	Активная	Реактивная
На входе
На выходе 1 ступень 2 ступень

Выбираем схему питания и смещения транзистора по постоянному току. Считаем, что транзистор находится в типовом режиме работы по постоянному току.

Рис. 6 Схема включения транзистора

Транзистор КТ391 схема с ОЭ.

Задаемся током базового делителя :

Определим :

Находим величины сопротивлений резисторов усилителя:

;

Заданную избирательность преселектора обеспечим применением двух полосовых фильтров СВЧ на входе усилителя (входная цепь) и на его выходе с избирательностью по зеркальному каналу по 40 дБ на каждый фильтр.

Определим коэффициент шума усилителя:

гдена частоты.

Рис. 7 Принципиальная электрическая схема узкополосного УРЧ СВЧ с фильтрами на полуволновых разомкнутых параллельно связанных резонаторах