- •1.Введение
- •2.Структурная схема проектируемого аг
- •3.Проектирование усилителя мощности
- •3.1.Выбор транзистора
- •3.2.Составление модели транзистора
- •Формирование компьютерной модели транзистора.
- •3.3.Выбор режима работы транзистора
- •3.4.Синтез согласующих цепей усилителя мощности
- •3.5.Расчет цепей питания транзистора
- •4.Проектирование фильтра
- •Проектирование направленного ответвителя
- •Анализ и настройка схемы аг с разомкнутой ос
- •Составление схемы аг с замкнутой ос и анализ его характеристик
- •Приложения Создание модели транзистора
- •Приложение а. Параметры нелинейной электрической модели полевых транзисторов без учета корпусов.
3.Проектирование усилителя мощности
3.1.Выбор транзистора
Основным элементом, на базе которого проектируется усилитель мощности для АГ, является транзистор. В курсовом проекте предлагается использовать полевые транзисторы фирмы Excelics. Данные транзисторы являются полевыми транзисторами с гетеропереходом типаPHEMT(PsevdomorficHighElectronMobilityTransistor).
Таблица Параметры транзисторов ф. Excelics.
Модель |
P1дБ, дБм |
Kp, дБ |
fТЕСТ, ГГц |
UСИ, В |
Ic, мА |
Тип корпуса |
EPA018A-70 |
20 |
11 |
18 |
6 |
30-80 |
70 |
EPA025A-70 |
21.5 |
8 |
18 |
6 |
40-105 |
70 |
EPA030C-70 |
22 |
8 |
18 |
6 |
50-130 |
70 |
EPA040A-70 |
23.5 |
7 |
18 |
6 |
70-160 |
70 |
EPA060B-70 |
25.5 |
9 |
12 |
6 |
110-250 |
70 |
EPA080A-70 |
25.5 |
7 |
12 |
5 |
130-320 |
70 |
EPA080A-100P |
27.5 |
8.5 |
12 |
8 |
130-320 |
100P |
EPA120B-100P |
29.5 |
11 |
12 |
8 |
220-500 |
100P |
EPA160A-100P |
31 |
11.5 |
12 |
8 |
290-660 |
100P |
EPA240B-100P |
32.5 |
10 |
12 |
8 |
440-940 |
100P |
EPA240D-100P |
33 |
20/14.5 |
2/4 |
8 |
440-940 |
100P |
EPA480C-CP083 |
35.5 |
17.5/12.5 |
2/4 |
8 |
880-1880 |
CP083 |
EPA480C-180F |
36 |
18/13 |
2/4 |
8 |
880-1880 |
180F |
EPA240D-CP083 |
32.5 |
17.5 |
2 |
8 |
440-940 |
CP083 |
Выбор транзистора осуществляется по требуемой величине частоты генерации и выходной мощности. Основные параметры, необходимые для выбора транзистора, сведены в таблицу 1, где:
- максимальная отдаваемая транзистором мощность в режиме компрессии коэффициента усиления транзистора на 1 дБ;
- соответствующий этому режиму коэффициент усиления мощности;
. - частота, на которой заданы параметры;
- напряжение сток-исток,- ток стока, при котором производились измерения.
Часть отдаваемой транзистором мощности ответвляется в цепь обратной связи и еще некоторое ее количество теряется в выходной согласующей цепи. Поэтому максимальная отдаваемая мощность транзистора для проектируемого АГ должна быть на 1÷1,5 дБ больше требуемой выходной мощности генератора.
Пример: Рассмотрим пример выбора транзистора по техническим данным на курсовой проект. Допустим, чтотребуется спроектировать автогенератор со следующими параметрами (таблица 2). Все приводимые далее примеры будут рассмотрены применительно к данному автогенератору.
Таблица 2. Параметры проектируемого автогенератора.
Частота, ГГц |
4 ГГц |
Выходная мощность, Вт |
≥ 0,9 |
КПД, % |
≥ 35 |
Максимальная отдаваемая транзистором мощность должна быть:
Данному требованию удовлетворяет транзистор EPA160A-100P, который способен отдать на частоте 12 ГГц мощность 31 дБм.
3.2.Составление модели транзистора
Сейчас при проектировании СВЧ устройств широко пользуются средствами компьютерного моделирования. Компьютерное моделирование дает разработчику возможность на этапе проектирования учесть существенно больше эффектов по сравнению с простым инженерным расчетом и поэтому позволяет получить более близкий к практике результат (более адекватно оценить рабочие параметры проектируемого устройства).
Успех проектирования определяется не только заложенными в программе методами расчета электрических цепей, но и наличием в ней моделей элементов СВЧ устройств (транзисторов, диодов, RLC- элементов, отрезков линий передачи и их неоднородностей).
При проектировании полупроводниковых усилителей, автогенераторов, умножителей частоты и других нелинейных устройств важно располагать адекватной компьютерной моделью используемого нелинейного элемента (транзистора, диода и пр.). Обычно фирмы производители полупроводниковых приборов предлагают такие модели своих изделий.
Для каждого типа полупроводниковых элементов существует множество различных типов моделей, различающихся количеством учитываемых физических эффектов, а, следовательно, областью применения и степенью адекватности. По этой причине нужно иметь четкое представление об используемой модели, чтобы корректно применять ее в своих расчетах.
Современные программы располагают большим набором библиотек электронных компонентов. Но случается и так, что нужного элемента в библиотеке нет. Тогда модель элемента приходиться формировать вручную, внося параметры, предоставляемые производителем, в имеющуюся в программе базовую модель элемента. Именно такой случай будет рассмотрен нами ниже.