5.1. Общие рекомендации к предварительному расчету рпу

Любой радиопередатчик состоит из умножителей частоты и усилителей мощности. На начальном этапе проектирования следует определить основные параметры структурной схемы (необходимую величину коэффициента умножения частоты и коэффициента усиления по мощности).

1. Производится проверка необходимости разбиения на поддиапазоны (производится, если в задании определена не несущая частота, а диапазон рабочих частот):

,

если полученный коэффициент перекрытия частоты не больше двух, то разбиения на поддиапазоны не требуется, иначе определяем необходимое число поддиапазонов

,

принимаем число поддиапазонов, равное ближайшему большему целому значению и уточняем значение коэффициента перекрытия частоты

и рассчитываем границы поддиапазонов …

. . .

2. Производится определение необходимого коэффициента умножения частоты.

Для обеспечения высокой стабильности частоты в задающих генераторах используют кварцевую стабилизацию частоты. В транзисторных схемах не рекомендуется выбирать кварцевый резонатор с рабочей частотой большей 5…10 МГц. При этом коэффициент умножения в УЧ радиопередатчика:

В качестве коэффициента умножения выбирается ближайшее большее целое число . Если полученное значение , то следует применять несколько каскадов умножения частоты. Для этого необходимо представить полученное значение коэффициента умножения в виде произведения сомножителей, величина каждого из которых не должна превышать трех

N= N₁ N₂ N₃ ... N_к,

где N_к - коэффициент умножения к-того каскада умножителя.

После этого рассчитывается номинальное значение частоты задающего генератора

3. Определяется номинальная мощность активного элемента выходного каскада.

При расчете мощности необходимо учитывать потери в выходной колебательной системе (h_к), цепях согласования (h_цс) и фидере (h_ф) соединения выходной ступени с антенной. Ориентировочные значения коэффициентов этих параметров на предварительном этапе рекомендуется принимать в пределах:

h_к @ 0,8…0,95,

h_ф @ 0,85…0,95,

h_цс @ 0,7…0,9.

При этом необходимо получить колебательную мощность на выходном каскаде усилителя мощности

где - коэффициент производственного запаса (рекомендуется выбирать в пределах 1,2…1,4);

- коэффициент, учитывающий вид модуляции (для угловой модуляции равен единице, а при амплитудной (1+m)²).

4. Производится определение необходимого коэффициента усиления и числа каскадов.

Необходимый коэффициент усиления по мощности К_р определяется при ориентировочной мощности задающего генератора 5…10 мВт:

К_р = Р_~вых/(Р_~зг)

После проведения всех расчетов значение коэффициента полезного действия колебательной системы должно быть уточнено. Выбор активных элементов начинают с выходного каскада, обычно работающего в режиме усиления мощности:

по мощности Р_~ном і Р_~вых;

по частоте w_мах і w_раб (для ламп);

w_ті 3 w_раб (для транзисторов);

где Р_~ном - номинальная колебательная мощность прибора;

w_мах - максимальная рабочая частота лампы;

Р_~вых - колебательная мощность на входе фидера передатчика,

Р_~вых = Р_~ф /(h_к h_ф ).

Р_~ф - колебательная мощность на выходе фидера (в антенне).

При выборе транзисторов следует учитывать зависимость коэффициента передачи по мощности К_Р каскада от частоты и режимов работы:

К_Р @ К¢_Р (w¢/w)²(E_к/E¢_к)²(Р¢_~/Р_~),

где К¢_Р, w¢, E¢_к, Р¢_~ - соответствуют типовому режиму работы активного элемента и приведены в справочниках;

К_Р, w, E_к, Р_~ - соответствуют режиму работы активного элемента в проектируемой схеме (не должны превышать справочных предельно-допустимых значений).

В выходных каскадах усиления мощности радиочастоты транзисторы используются на пределе их возможностей по мощности и частоте. Чаще всего биполярные транзисторы приходится использовать на частотах w>w_b, где уже проявляются инерционные свойства транзистора.

Для получения большого коэффициента полезного действия рекомендуется в УМ использовать угол отсечки выходного тока q = 70°…90°.

Если необходимое значение мощности не может быть получено от ГВВ с одним активным элементом, то используется одно из следующих технических решений:

• параллельное включение активных элементов;

• двухтактное включение активных элементов;

• схема сложения мощностей отдельных ГВВ;

• сложение энергии в пространстве.

Двухтактные схемы, кроме того, упрощают фильтрацию высших гармоник сигнала на выходе РПУ. Число параллельно включаемых транзисторов в каждом плече двухтактного УМ обычно не превышает двух из-за большого разброса параметров транзисторов.

Коэффициент устойчивого усиления по мощности лампового каскада зависит от типа лампы и схемы ее включения. Для триодного усилителя по схеме с общей сеткой К_Р @ 5…7. Усилитель на пентоде и тетроде по схеме с общим катодом дает усиление К_Р @ 30…60. Для транзисторного усилителя по схеме с общим эмиттером коэффициент устойчивого усиления зависит от типа транзистора и предварительно может находиться в пределах К_Р @ 15…50.

Мощность, требуемой для возбуждения данного каскада Р_~(к)вх, определяется из следующего соотношения, связывающего мощность Р_~(к) данного каскада и его коэффициент усиления К_Р(к) по мощности:

Р_~(к)вх= Р_~(к)/К_Р(к).

Коэффициент полезного действия межкаскадной связи h_мс для предварительных расчетов можно принять h_мс =0,5…0,6, тогда номинальная колебательная мощность активного прибора предыдущего каскада

Р_{~вых(к-1)}= Р_~вх(к)/ h_мс.

Для предварительно заданной мощности автогенератора можно определить общий коэффициент усиления по мощности тракта РПУ, а также определить необходимое число к каскадов усиления мощности и умножения частоты:

К_Р= Р_~/Р_зг,

К_Р=К_Р(к) К_Р(к-1) К_Р(к-2)..К_Р(1).

Следует учитывать меньший коэффициент усиления по мощности К_Руч для умножителей частоты:

К_Руч=К_Рум a_n(q)

Поскольку энергетические показатели умножителей частоты хуже, чем УМ, в режиме умножения частоты обычно используются промежуточные маломощные каскады.