3.2.Расчет урч

Рассчитываем усилитель для ГИС СВЧ с параметрами:

• частота сигнала ГГц;

• полоса пропускания приемника кГц;

• избирательность преселектора по зеркальному каналу не менее дБ;

Волновое сопротивление подводящих линий МПЛ на входе и выходе усилителя 50 Ом.

Для реализации усилителя на частоте ГГц используем транзисторный усилитель как наиболее простой. Заданную избирательность преселектора дБ обеспечим применением двух полосовых фильтров СВЧ на входе усилителя (входная цепь) и на его выходе с избирательностью по зеркальному каналу по 30дБ на каждый фильтр.

Выбираем для усилителя схему с общим эмиттером на биполярном транзисторе VT1 КТ391 схема с ОЭ в типовом режиме мА, В.

Из таблицы находим S – параметры транзистора (на частоте ГГц):

, , ,

, , ,

Проверяем выполнение условий:

;

;

;

;

Поскольку , транзистор находится в области ОПУ. Для перевода его в область ОБУ используем стабилизирующее сопротивление:

Находим величину стабилизирующего сопротивления:

Ом

Пересчитаем S – параметры транзистора с учетом

Предварительно находим:

;

Пересчитанные S – параметры транзистора равны:

Рассчитаем транзисторный усилитель в режиме экстремального усиления. Коэффициент усиления транзисторного усилителя по мощности равен:

Перед корнем взят знак “минус” поскольку транзистор находится в режиме ОБУ.

Рассчитанный коэффициент усиления K_p достигается при двухстороннем согласовании на входе и выходе транзистора.

Расчет входного и выходного сопротивления транзистора.

Для расчета входного и выходного сопротивлений транзистора, найдем предварительно коэффициенты отражения на входе и выходе:

где и найдем из выражений:

При расчете этих выражений использованы следующие формулы:

где

где

где

Окончательно находим:

Итак, входное комплексное сопротивление транзистора носит емкостной характер

где Ом, а Ом

Выходное комплексное сопротивление транзистора носит индуктивный характер

где Ом, а Ом.

Расчет цепей согласования.

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

Двухшлейфовое согласование на входе.

Пересчитаем входное сопротивлением транзистора во входную проводимость

мСм

Активную составляющую входного сопротивления (проводимости) транзистора согласуем с волновым сопротивлением подводящей линии Ом с помощью четвертьволного трансформатора (последовательного шлейфа) с параметрами:

длина шлейфа

где см; см

см

волновое сопротивление:

Ом

Находим ширину полоски

; мм

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

Длина шлейфа:

см

где Ом;

Ом

Ширина полоски шлейфа равна

; мм

Рассчитаем цепи согласования выходного сопротивления транзистора с микрополосковой линией с волновым сопротивлением Ом на ситалле КП с ; мм.

Рассмотрим двухшлейфовое согласование на выходе.

Пересчитаем выходное сопротивление транзистора в выходную проводимость

Активную составляющую выходного сопротивления (проводимости) транзистора согласуем с волновым сопротивлением МПЛ Ом с помощью четвертьволнового трансформатора (последовательного шлейфа) с параметрами:

длина шлейфа

см

волновое сопротивление:

Ом

Реактивную составляющую выходного сопротивления транзистора, имеющую индуктивных характер, компенсируем с помощью параллельного шлейфа, в качестве которого используем четвертьволновый разомкнутый отрезок МПЛ, входное сопротивление которого должно носить емкостной характер (см. рис.)

Задаемся волновым сопротивлением шлейфа Ом.

Длину шлейфа находим по формуле:

см

Ширина полоски шлейфа равна

; мм.

Коэффициент шума усилителя.

Коэффициент шума усилителя в соответствии с таблицей берем равным

Расчет цепей питания и смещения по постоянному току.

Выбираем схему питания и смещения транзистора по постоянному току

Рис б)

Считаем, что транзистор находится в типовом режиме работы по постоянному току:

В; В; мА; В;

Задаемся током базового делителя

мА

Находим величины сопротивлений резисторов усилителя.

Ом

кОм;

где ток базы находят по формуле

Ом;

;

Постоянные напряжения питания и смещения подаем на транзистор через высокочастотные дроссели в качестве которых используем четвертьволновые отрезки МПЛ и короткозамкнутые на конце по высокой частоте емкостями С2 и С4.

После выполнения вышеприведенных расчетов приступают к разработке принципиальной электрической схемы усилителя.

Емкости конденсаторов ( ) выбираются из условия, чтобы реактивное сопротивление конденсатора на высокой частоте было близко к нулю, выберем C₁=С₂=С₃=С₄=10мкФ.

Расчёт фильтра на выходе УРЧ аналогичен расчёту ВЦ.