3.3 Расчет штыревой антенны

Из конструктивных соображений выбираем радиус штыря:

r = 5∙10^-3 (м) (3.22)

Находим волновое сопротивление антенны:

(3.23)

где: - длинна штыря,

тогда:

Входное сопротивление антенны:

(3.24) и (3.25)

Согласование штыревой антенны с коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом можно произвести при помощи четвертьволнового трансформатора.

4. Расчет умножителя частоты

Расчет умножителя частоты на заданную мощность в нагрузке произведем по методике, изложенной в [3].

4.1 Электрическая принципиальная схема умножителя частоты с

общей базой

передатчик радиосвязь каскад антенна

Электрическая принципиальная схема умножителя частоты с общей базой изображена на рисунке 12.

Здесь C₁, C₂, L₃ и C_1.1, C_2.2, L_3.3 являются элементами цепей согласования предыдущего и последующего каскадов.

Рисунок 12. – Электрическая принципиальная схема умножителя

Частоты с общей базой

4.2 Электрический расчет активного элемента умножителя

частоты

Мощность, которую должен развивать умножитель частоты, определяем по формуле (4.1):

(4.1)

где: Р_вхУМ – мощность, необходимая для раскачки оконечного усилителя мощности;

КПД – коэффициент полезного действия цепи согласования между умножителем частоты и усилителем мощности.

Такую мощность можно получить от удвоителя частоты, выполненного на том же транзисторе что и выходной каскад КТ903Б. Для получения мощности, близкой к максимальной, принимаем угол Θ отсечки равным 60°.

Найдем сопротивление потерь коллектора в параллельном эквиваленте:

(4.2)

Коэффициент использования коллекторного напряжения в граничном режиме определяем по формуле (4.3):

(4.3)

где: S_гр =0,4 – крутизна линии граничного режима;

α₂(Θ) =0,276 – коэффициенты разложения для косинусоидального импульса.

Амплитуды напряжения и тока 2-й гармоники, приведенной к ЭГ, рассчитываем по формулам (4,4) и (4,5):

(4.4)

(4.5)

Полезную нагрузку определим по формуле (4.6):

(4.6)

Убедимся в правильности расчетов:

Амплитуду 2-й гармоники, высоту импульса тока ЭГ, постоянную составляющую коллекторного тока определяем по выражениям (4.7), (4.8) и (4.9):

(4.7)

(4.8)

(4.9)

где: α₀(Θ) =0,218 – коэффициенты разложения для косинусоидального импульса.

Для получения ожидаемых мощностей и коэффициента усиления по мощности необходимо чтобы выполнялось условие: где: І_кр – значение тока коллектора при достижении, которого частота f_гр падает на 3 дБ по отношению к ее максимальному значению при заданном напряжении коллектор-эмиттер (для КТ903Б І_кр = 3А).

Амплитуда тока возбуждения и коэффициент передачи по току рассчитываем по формулам (4.10) и (4.11):

(4.10)

(4.11)

Пиковое обратное напряжение на эмиттере находим из выражения (4.12):

(4.12)

где: С_э =10^-9 Ф– барьерная емкость эмиттерного перехода;

γ₂ =0,138– коэффициент разложения косинусоидального импульса;

U^׳ =0,6 В – напряжение сдвига аппроксимированной статической

характеристики КТ903Б.

Крутизну по переходу находим по формуле (4.13):

(4.13)

где: t_п =273+115 = 388 ⁰ К– температура перехода в Кельвинах.

Сопротивление рекомбинации r найдем из выражения:

(4.14)

Тогда крутизна статической характеристики:

(4.15)

Напряжение смещения, необходимое для создания заданного угла отсечки находим из выражения (4,16):

(4.16)

где: γ₀ = 0,109– коэффициент разложения косинусоидального импульса.

Так как напряжение смещения получается отрицательным, то его можно реализовать с помощью резистора автосмещения в цепи эмиттера, сопротивление которого определим по формуле (4.17):

(4.17)

Активную и реактивную составляющие входного сопротивления транзистора определяем по формулам (4.18) и (4.19):

(4.18)

(4.19)

Мощность источника питания, КПД коллектора находим по формулам (4.20) и (4.21):

(4.20)

(4.21)

Коэффициент передачи по мощности и мощность рассеивания определяем по формулам (4.22) и (4.23):

(4.22)

(4.23)

Активную и реактивную составляющие сопротивления нагрузки, приведенные к внешнему выводу коллектора в параллельном эквиваленте, находим по выражениям (4.24) и (4.25):

(4.24)

(4.25)

Сопротивление X_н в данном случае имеет положительный знак. Его удобно реализовать в виде катушки индуктивности, включенной вместо обычного дросселя в коллекторную цепь транзистора.