1.2.Энергетический расчет генератора с внешним возбуждением.

Данная методика ляжет в основу для расчета коллекторных цепей остальных каскадов.

Исходными данными для расчета являются: полезная колебательная мощность, рассчитанная в п.1.1 для каждого каскада и максимальная частота рабочего диапазона f_max . При выборе транзисторов, желательно, чтобы во всех каскадах передатчика использовались транзисторы с одним типом проводимости: n-p-n или p-n-p. Целесообразно выбирать транзисторы, у которых номинальная мощность превышает требуемую, что позволит облегчить режим работы транзистора по мощности рассеяния путем снижения коллекторного напряжения. .

Расчет проводят в следующем порядке.

1. В справочнике подбирают тип транзистора с колебательной мощностью на коллекторе, определяемой из соотношения

Р_с ≥ Р_{с треб} К_пз , (4)

где К_пз =(1,05…1,15) – коэффициент производственного запаса.

2. Если выбран транзистор, не входящий в приложение 1, и его номинальная мощность не указана, то для определения требуемой мощности Рс можно воспользоваться соотношением:

Р_с ≥ (0,15..0,5) Е_{с max} I_{с max} ,

где Е_{с max}- максимально допустимое напряжение на коллекторе;

I_{с max}- максимально допустимый постоянный ток коллектора.

5.Одновременно производится проверка выбранного транзистора по частоте. Транзистор будет нормально работать в схеме каскада, если выполняется условие

f_{h51 B} ≥ (4…10) f_max. (5)

Если один транзистор не обеспечивает требуемую мощность при условии (5), необходимо применить двухтактное или параллельное включение транзисторов.

Тогда транзистор выбирается по мощности Р_с, рассчитанной на одно плечо:

Р_с ≥ (Р_{с треб} К_пз) /5.

3.Производится проверка выбранного транзистора по допустимой мощности рассеяния на коллекторе:

Р_{С р треб} = Р_{с треб} (1- η_с )/ η_с К_з,

где η_с=0,5…0,7 – к.п.д. каскада по коллекторной цепи;

К_з =0,9 - коэффициент запаса, учитывающий мощность, рассеиваемую в цепи базы. Транзистор будет работать в нормальном тепловом режиме, еслиР_{С р треб} ≤Р_{С р .} (Р_{С р} берется из приложения 1 или справочника). Если транзистор не подходит по допустимой мощности рассеяния на коллекторе, необходимо выбрать другой транзистор, или применить теплоотводящий радиатор.

В схемах генераторов с внешним возбуждением транзисторы обычно включаются по схеме с общим эмиттером, которая позволяет получить наибольшее усиление по мощности.

3. Расчет коллекторной цепи транзистора.

Методика расчета генератора с внешним возбуждением справедлива для схемы с общим эмиттером и транзистором любого типа проводимости. Если выбрана двухтактная или параллельная схема генератора, расчет производится на одно плечо.

Для выбранного транзистора из таблицы (приложение1) выписываются все необходимые для расчета параметры транзистора, к которым относятся: Е_{С max}- допустимое напряжение на коллекторе,S_{c кр}- крутизна линии критического режима,I_{С max}– допустимый постоянный ток коллектора,Р_Ср -допустимая мощность рассеивания на коллекторе.

1. Выбирается напряжение на коллекторе:

Е_С ≈Е_{С max} / 5.

2. Задаются значением нижнего угла отсечки коллекторного тока в критическом режиме:

θ^˚_с= 60^˚…..150^˚.

3. По таблицам А.И. Берга (табл.1) для принятого угла отсечки находят коэффициенты разложения α₀и α₁.

4. Коэффициент использования коллекторного напряжения:

ξ_{с кр}=1 – (5Р_{с треб} / α₁S_{c кр}Е_С⁵) .

5.Амплитуда напряжения на коллекторе:

U_{c m}= ξ_{с кр} |Е_С|.

6.Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

I_{c m1} =5 Р_{с треб}/U_{c m}

7. Амплитуда импульсов коллекторного тока:

i_{c max}=I_{c m1}/ α₁

8. Проверяется условие:

i_{c max}≤I_{С max}/ α₀ .

Если это условие не выполняется, то следует выбрать другой транзистор или для выбранного транзистора использовать радиатор.

9. Постоянная составляющая коллекторного тока:

I_С=i_{c max}α₀.

10. Эквивалентное сопротивление коллекторной нагрузки, обеспечивающее рассчитываемый режим:

R_экв = U_{c m}/ I_{c m1} .

11. Мощность, потребляемая от источника питания:

Р_С0=I_С |Е_С|.

15. Мощность, рассеиваемая на коллекторе:

Р_{С р}= Р_{С 0}–Р_{с треб}.

13.Проверяется условие:

Р_{С р}≤Р_{С р доп}.

При не выполнении этого условия применяется теплоотводящий радиатор.

14.К.п.д. генератора по коллекторной цепи:

η_с =Р_{с треб}/ Р_{С 0}=0,5 ξ_{с кр}α₁/ α_{0 .}

Таблица 1.

θ˚	α0	Α1	α5	α3
40	0,147	0,58	0,541	0,185
60	0,518	0.391	0,576	0,138
65	0,536	0,414	0,574	0,116
70	0,553	0,436	0,567	0,091
75	0,569	0,455	0,558	0,067
80	0,586	0,475	0,545	0,043
85	0,305	0,487	0,53	0,05
90	0,319	0,5	0,515	0
95	0,334	0,51	0,193	-0,97
100	0,35	0,55	0,175	-0,03
105	0,364	0,556	0,155	-0,039
110	0,379	0,531	0,131	-0,045
115	0,395	0,534	0,111	-0,047
150	0,406	0,536	0,095	-0,046

2. Расчет выходного каскада передатчика с амплитудной модуляцией.

Ампдлитудная модуляция, при которой по закону передаваемого сообщения изменяется амплитуда колебаний радиочастоты, осуществляется, как правило, в выходном каскаде передатчика.

Энергетический расчет транзисторного генератора с внешним возбуждением при базовой (или эмиттерной) модуляции включает в себя:

• уточнение выбранного в предварительном расчете типа и количества транзисторов;

• расчет коллекторной цепи в максимальном режиме;

• расчет коллекторной цепи в режиме несущей частоты;

• расчет среднего режима модуляции;

• определение мощности модулятора и возбудителя (предыдущего каскада радиочастоты).

1. Выбор типа и количества транзисторов.

1. При базовой (эмиттерной) модуляции выбор типа транзисторов производится из условия, чтобы в максимальном режиме, который принимается критическим, транзистор обеспечивал соответствующую этому режиму колебательную мощность:

Р_{с max} =К_пз К_ф Р_с треб,

где Р_с треб. – требуемая мощность, определенная по формуле 1;

К_пз =(1,05…1,15) – коэффициент производственного запаса;

К_ф=(1…1,4) – коэффициент формы модуляционной характеристики, учитывающий ее нелинейность.

Ввбор подходящего типа транзистора производится путем сравнения Р_{с max} с номинальной мощностью транзистора из справочникаР_с : Р_{с max} ≤ Р_с .

2. Производится проверка по предельной частоте (формула 5).

3. Определяется мощность рассеивания на коллекторе транзистора:

Р_{С р}=Р_с (1-η_сн ) / η_сн К_пз К_ф К_з(1+m)⁵,

где η_сн = (0,4…0,6) – к.п.д. коллекторной цепи в режиме несущей;

К_з = (0,8…0,9) – коэффициент запаса по мощности рассеивапния.

4. Проверяется условие

Р_{С р} ≤ Р_{С р доп}

Если это условие не выполняется, то используют теплоотводящий радиатор.

2. Расчет коллекторной цепи выходного каскада в максимальном режиме.

Максимальный режим генератора при модуляции смещением должен соответствовать критическому режиму. Следовательно, расчет максимального режима модулируемого каскада аналогичен расчету генератора с внешним возбуждением при усилении модулированных колебаний (см.п.1.3). Некоторое отличие заключается в выборе напряжения на коллекторе и угла отсечки коллекторного тока:

Е_{С max} = Е_{C MAX} / К_Ω .

Здесь К_Ω= (1.1…1,55) – коэффициент запаса.

Угол отсечки в макимальном режиме:

θ^˚= 100^˚…150^˚.