Коммерциялық емес акционерлік қоғам
АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКАЖӘНЕ БАЙЛАНЫС ИНСТИТУТЫ
Телекоммуникациялық жүйелер кафедрасы
РАДИОТАРАТУШЫ ҚҰРЫЛҒЫЛАР
5В0719 – Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандығының барлық оқу түрінің студенттері үшін тәжірибелік жұмыстарға арналған әдістемелік оқу құралы
Алматы 2010
ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Н.Н. Гладышева, Л.П. Клочковская, Э.К. Темырканова. Радиотаратушы құрылғылар. 5В0719 – Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандығының барлық оқу түрінің студенттері үшін тәжірибелік жұмыстарға арналған әдістемелік оқу құралы. – Алматы: АЭжБИ, 2010. – 32 б.
Тәжірибелік сабақтарға арналған әдістемелік оқу құралында келістіру және сүзгілеу, корректор тізбегінің түрлі нұсқаларының мысалдары, таратушы құрылғылардың күшейткіш каскадтарының жоғарғыжиілікті амплитудалы – жиіліктік сипаттамасының есебі келтірілген
Мазмұны
Кіріспе 4
1 Келістіру және сүзгілеуді, шығыс тізбек корректорын жобалау 5
1.1 Кеңжолақты күшейткіштің шығыс келістіруші тізбегі 5
1.2 Қуаттың кеңжолақты күшейткішінің шығыс
келістіруші трансформаторлары 7
1.3 Қуаттың жолақтық күшейткішінің шығыс
келістіруші трансформаторлары 9
1.4 Қуаттың жолақтық күшейткішінің жоғарғы
гармоникалық құраушысының сүзгілері 16
2 Аса кең жолақты күшейткіш каскадтардың амплитудалы –
жиіліктік сипаттамаларының қалыптасу тізбектерін жобалау 18
2.1 Коррекциялық тізбекті қуатты күшейткіш каскадтардың
параметрлік синтездеу әдісі 18
2.2 Екінші ретті корректорлы тізбекті каскадтарды жобалау 21
2.3 Үшінші ретті корректорлы тізбекті каскадтарды жобалау 23
2.4 Иілуімен берілген амплитудалы – жиіліктік сипаттамалы
каскадтарды жобалау 26
Әдебиеттер тізімі 29
А Қосымшасы 30
Кіріспе
Нақты әдістемелік оқу құралында ең алғашқы систематикалық түрде схемотехникалық ұйымның сұрақтары және толқындардың метрлік және дециметрлік диапазондардағы жоғарғы кең жолақты және жолақты қуат күшейткіштерінің жеке түйіндерінің тұрғызылуының тиімді және белгілі сұлбалық шешімдерінің есептері: коррекция тізбектері, күшейткіш каскадтардың амплитудалы-жиіліктік сипаттамаларының қалыптасуы мен сүзгілеуінің келтірілулері баяндалған
1 Келістіру және сүзгілеуді, шығыс тізбек корректорын жобалау
Радиотаратқыштар қуатының жоғарғы жиілікті күшейткіштерінің келісімді – сүзгілеуші құрылғыларын тұрғызу: Чебышев және Кауэр сүзгілері жиі қолданылатын сүзгілеуші құрылғыларды, жолақтық сүзгілерді және төменгі жиілікті сүзгілер түрінде орындалған, импеданстық жолақтық трансформаторларын, ферриттердегі кең жолақты импеданс трансформаторларын, шығыс келістіруші тізбектерді қолдануға негізделген.
1.1 Кеңжолақты күшейткіштің шығыс келістіруші тізбегі
Аз және орташа қуатты кең жолақты таратқыштарды жобалау кезінде осы таратқыш күшейткішінің шығыс келістіруші тізбектерін қолданудың негізгі мақсаты ол – шығыс каскад транзисторының ішкі генераторының байқалатын жүктеме кедергісінің өлшемінің берілген жұмыс жиілігінің жолағындағы тұрақтының ұйымдасуын талап ету болып табылады. Бұл дегеніміз жүктемеге, жиіліктен тәуелді емес шығыс қуаттың талап етілетін мәнін беруге мүмкіндік беретін, берілген диапазонның түрлі жиіліктеріндегі транзистор жұмысының идентивті режімін қамтамасыз етуге қажет.
Алдыға қойылған мақсат шығыс келістіруші тізбек ретінде қолданылатын төменгі жиілік сүзгісіне шығыс каскад транзисторының шығыс сыйымдылығын қосумен жүзеге асырылады. Шығыс келістіруші тізбекті күшейткіш каскадтың принципиалды сұлбасы 1.1 – ші суретте келтіріліп кеткен, ал айнымалы ток бойынша шығыс келістіруші тізбекті қосудың эквивалентті сұлбасы – 1.2 суретте көрсетілген, мұндағы L2, С5 – шығыс келістіруші тізбек элементтері, Zощ – шығыс каскад транзисторының ішкі генераторының байқалатын жүктеме кедергісі.
Шығыс келістіруші тізбексіз күшейткіш жұмысы кезіндегі транзистордың ішкі генераторының байқалатын жүктеме кедергісінің |Sос| бейне коэффициентінің модулі мынаған тең:
(1.1)
мұндағы ω – ағымдағы дөңгелектік жиілік.
1.1 Сурет – Шығыс келісілген тізбектің қосылу сұлбасы
1.2 Сурет – Шығыс келістіруші тізбектің эквивалентті сұлбасының қосылуы
Бұл жағдайда шығыс қуаттың қатысты жоғалулары төмендегідей өлшемді құрайды:
(1.2)
мұндағы Ршығ max(ω) – Свых нөлге тең шарты кезіндегі ω жиілігіндегі шығыс қуаттың максималды мәні;
Ршығ(ω) – Сшығ бар кездегі жиіліктегі шығыс қуаттың максималды мәні.
Өңделіп отырған күшейткіштің өткізу жолағының fж жоғарғы шекті жиілігімен Сшығ берілген кездегі Фаномен өңделген әдіс, нөлден fж. дейінгі жиілік жолағындағы |Soe|max бейнелеу коэффициенті модулінің максималды мәнінің минималды мүмкін болатын өлшемін қамтамасыз ететін, L2 және С5 сияқты шығыс келістіруші тізбек элементтерінің мәндерін есептеуге мүмкіндік береді. 1.1 кестде Сшығ, L2, С5 элементтерінің нормаланған мәндері, ал сонымен қатар |Soe|max. есептелетін, Rош байқалатын жүктеме кедергісінің өлшемін анықтайтын, ν коэффициенті келтірілген.
1.1 Кесте – Тізбек элементтерінің нормаланған мәндері
|
С5н |
L2н |
Свыхн |
|Soe|max |
ν |
С5н |
L2н |
Свыхн |
|Soe|max |
ν |
|
||||||||
|
0,1 |
0,180 |
0,099 |
0,000 |
1,000 |
0,6 |
0,865 |
0,513 |
0,037 |
1,036 |
|
||||||||
|
0,2 |
0,382 |
0,195 |
0,002 |
1,001 |
0,7 |
0,917 |
0,579 |
0,053 |
1,059 |
|
||||||||
|
0,3 |
0,547 |
0,285 |
0,006 |
1,002 |
0,8 |
0,949 |
0,642 |
0,071 |
1,086 |
|
||||||||
|
0,4 |
0,682 |
0,367 |
0,013 |
1,010 |
0,9 |
0,963 |
0,704 |
0,091 |
1,117 |
|
||||||||
|
0,5 |
0,788 |
0,443 |
0,024 |
1,020 |
1,0 |
0,966 |
0,753 |
0,111 |
1,153 |
|
||||||||
|
С5н |
L2н |
Свыхн |
|Soe|max |
ν |
С5н |
L2н |
Свыхн |
|Soe|max |
ν |
|||||||||
|
1,1 |
0,958 |
0,823 |
0,131 |
1,193 |
1,6 |
0,858 |
1,115 |
0,235 |
1,437 |
|||||||||
|
1,2 |
0,944 |
0,881 |
0,153 |
1,238 |
1,7 |
0,833 |
1,173 |
0,255 |
1,490 |
|||||||||
|
1,3 |
0,927 |
0,940 |
0,174 |
1,284 |
1,8 |
0,808 |
1,233 |
0,273 |
1,548 |
|||||||||
|
1,4 |
0,904 |
0,998 |
0,195 |
1,332 |
1,9 |
0,783 |
1,292 |
0,292 |
1,605 |
|||||||||
|
1,5 |
0,882 |
1,056 |
0,215 |
1,383 |
|
|
|
|
|
|||||||||
Элементтердің нақты мәндері келесі формулалар бойынша есептеледі:
(1.3)
мұндағы ωв=2πfв – күшейткіштің өткізу жолағының жоғарғы дөңгелектік жиілігі.
1.1 Мысал. Rh=50 Ом, fж=600 МГц шарты кезіндегі КТ610А (Сшығ=4 пФ) транзисторындағы күшейткіш каскад үшін шығыс келістіруші тізбекті есептеу. Rощ және тізбекті қолдану және қолданбау кезіндегі fж жиілігіндегі шығыс қуаттың азаюын анықтау.
Шешімі. Сшығн табамыз: Сшығн=0,7536. 1.1 кестеде Сшығн жақын мәні 0,753 тең. Бұл мәнге С5н =1,0; L2н=0,966; |Soe|max=0,111; ν=1,153 сәйкес келеді.
Денормаланғаннан кейін (1.3) формуласы бойынша алатынымыз: L2=12,8 нГн; С5=5,3 пФ; Rощ=43,4 Ом.
(1.1), (1.2) қатынастарын қолдана отыра, табатынымыз: шығыс келістіруші тізбектің жоқ кезіндегі, fж жиілігіндегі шығыс қуаттың азаюы Сшығ 1,57 ретті, ал оны қолданған кезде – 1,025 ретті құрайды.
1.2 Қуаттың кеңжолақты күшейткішінің шығыс келістіруші трансформаторлары
Орташа және үлкен қуатты кең жолақты таратқыштарды жобалау кезінде ең бастысы шығыс қуат бойынша күшейткіштің шығыс каскад транзисторын максималды қолдану тапсырмасы болып табылады. Қуатты транзистор жүктемесінің оптималды кедергісі Ом бірлігін құрайды. Сондықтан шығыс каскад пен күшейткіш жүктемесінің арасында, ферритті өзекше және ұзын линияларда жүзеге асатын импеданстар трансформаторы қосылады. Импеданс трансформаторлары күшейткіш каскадтың принципиалды сұлбасы 1.3 суретте келтірілген, ал айнымалы ток бойынша эквивалентті сұлба – 1.3б суретте, ал 1.3в суретте трансформация коэффициенті 1:9 болатын трансформаторды қолдану мысалы келтірілген.
Өңделетін күшейткіштің өткізу жолағының fт төменгі шекті жиілігінің мәні берілген кездегі ұзын линиялардың талап етілетін орамалар саны келесі өрнекпен анықталады:
(1.4)
мұндағы Rн – жүктеме кедергісі, Ом;
d – өзекше диаметрі, см;
N – трансформатордың ұзын линияларының саны;
μ – өзекше материалының қатысты магниттік өтімділігі;
fн – төменгі шектік жиілік, Гц;
S – өзекше қимасының ауданы, см2.
а) в)
1.3 Сурет – Импеданс трансформаторлары бар күшейткіш каскадтың принципиалды және эквивалентті сұлбалары
Ұзын линиялар мен ферритті өзекшелердегі трансформациялаушы және қосындылаушы құрылғылардың жиіліктік диапазон жабылуының коэффициентінің мәні 2...8·104 аралығында жатыр. Сондықтан, жабу коэффициентін 5·104 тең етіп алсақ, трансформатордың өткізу жолағының fж жоғарғы шекті жиілігі келесі қатынас бойынша анықталуы мүмкін:
(1.5)
(1.4) және (1.5) қатынастары бойынша импеданстар трансформаторларын есептеу кезінде 1 ГГц – тен көп fж ұйымдастыру, трансформаторлардың паразитті параметрлерінің әсер етуіне байланысты техникалық түрде жүзеге асыру өте қиынға соғады.
Өңделетін трансформатордың ұзын линияларының талап етілетін толқындық кедергісі төменгі формула бойынша есептеледі:
(1.6)
Толқындық кедергісі берілген ұзын линияларды дайындау әдісі келісімен қорытындалады. Трансформатордың ұзын линиялары диаметрі 0,25...0,85 мм болатын ПЭВ-2 маркалы 2 немесе 4 бұралған сымнан дайындалады. Ол үшін жақтары 3...4см болатын стеклотекстолиттен жасалған екі квадрат алынады. Оның тесілген тесіктері бар. Тесіктерге екі немесе төрт сым қойылып бекітіледі. Квадраттардың бірі қозғалмайтындай етіп бекітілсе, ал екіншісі дрелдің көмегімен айналып тұрады. Ол үшін оның ортасында квадртты айналдырып тұратын тесік тесіледі және оған винт қойылады. Линия ұзындығының бір сантиметріне жуықтап алғанда 4...6 бұрамадан келуі тиіс.
Төрт сымды линияны қолданған жағдайда жақын жатқан сымдардың соңы немесе қарсы жатқан сымдардың соңдарын өзара жалғайды. Қолданылатын сымның қалыңдығына, бұралмалы сымдар саны және төрт сымды линиялардың сымдарын жалғау әдістеріне байланысты толқындық кедергісі 5...90 Ом болатын ұзын линияларды дайындауға болады.
(3.4) – (3.6) қатынастарын қолданғанда өңделген трансформатордың кіріс кедергісі, мынаған тең болады:
(1.7)
1.2 Мысал. Егер Rт=50 Ом, fт=5 кГц болғандағы, кедергі трансформациясының коэффициенті 1:9, ұзын линиялар мен ферритті өзекшелердегі трансформаторды nж, ρл, fж есептеу.
Шешімі. Трансформатордың ферритті өзекшелері ретінде μ=2000; d=2 см; S=0,25 см2 параметрлі М2000НМ 20×10×5 типті сақинаны таңдауымыз қажет:
(3.5) – (3.7) бойынша анықтайтынымыз: N=3, ρл=16,7 Ом, fж=250 МГц.
Енді сақинаның белгілі параметрлері бойынша (3.4) – тен табайық: n=13,6. Яғни, fт=5 кГц болатын импеданс трансформаторларын құру үшін әрбір ферритті сақинаға 14 – тен кем емес орамаларды орау қажет. Ұзын линияның бір орамының ұзындығы 2 см – ге жуық. Осы мәнді 14 – ке көбейткенде, ұзын линиялардағы әрбір минималды ұзындық 28 см – ге кем болуы тиіс. Ұзын линияларды өзара жалғау қажеттілігін ескергенде, ұзын линияның әрбір ұзындығын 3...5 см – ге ұзарту керек.
1.3 Қуаттың жолақтық күшейткішінің шығыс келістіруші трансформаторлары
Кірісінде индуктивтілік катушкасы бар жолақтық сүзгі түрінде орындалған трансформатордың принципиалды сұлбасы 1.4 суретте, ал кірісінде конденсаторы бар жолақтық сүзгі түрінде орындалған трансформатор сұлбасы – 1.5 суретте, төменгі жиіліктік сүзгі түрінде орындалған трансформатор сұлбасы – 1.6 суретте көрсетілген.
1.4 Сурет – Кірісінде индуктивтілік катушкасы бар жолақтық сүзгі түріндегі трансформатор
1.5 Сурет – Шығысында конденсаторы бар жолақтық сүзгі түріндегі трансформатор
1.6 Сурет – Төменгі жиілікті сүзгі түріндегі трансформатор
Шығыс каскадтың таңдалынған транзисторы мен Rж берілген кедергі кезіндегі өңделетін күшейткіш трансформаторының талап етілетін трансформация коэффициенті келесі өрнекпен табылады:
(1.8)
мұндағы Rопт – А қосымшасында келтірілген, А.1 формуласы бойынша есептеледі.
1.2 – ші кестеде каскад аралық корректорлаушы тізбектің синтездеу әдісін қолданумен алынған, кірісінде индуктивтік катушкасы бар (1.4 сурет) жолақтық сүзгі түріндегі трансформатордың LI, Cl, C2, L2, элементтерінің нормаланған мәндерінің есептелуінің нәтижиелері келтірілген. L1, Cl, C2, L2 элементтері ω0 трансформатордың орталық дөңгелектік жиілігінің жұмыс жиілігінің жолағына және Rн. антенді – толқындық күре жолдың кедергісіне қатысты нормаланған. Есептеу 4...20 шектерінде және W 1,3...3 қатысты жолақта жатқан Ктр, трансформация коэффициенті үшін оындалған. W қатысты жолақ астынан fв/fн қатынасы түсіндіріледі, мұндағы fв, fн – трансформатордың жұмыс жолағының жоғарғы және төменгі шектік жиіліктері.
1.2 Кесте – Трансформатор элементтерінің нормаланған мәндері (1.4 Сурет)
|
Ктр |
Параметр |
W=1,3 |
W=1,5 |
W=1,7 |
W=2,0 |
W=3,0 |
|
4 |
Llн |
0,330 |
0,338 |
0,325 |
0,323 |
0,286 |
|
С1н |
1,634 |
1,581 |
1,704 |
1,780 |
2,166 |
|
|
С2н |
1,461 |
1,515 |
1,597 |
1,763 |
2,550 |
|
|
L2н |
1,325 |
1,351 |
1,303 |
1,296 |
1,151 |
|
|
6 |
Llн |
0,271 |
0,268 |
0,252 |
0,261 |
0,219 |
|
С1н |
2,265 |
2,315 |
2,581 |
2,454 |
3,122 |
|
|
С2н |
1,499 |
1,573 |
1,711 |
1,849 |
3,004 |
|
|
L2н |
1,131 |
1,115 |
1,052 |
1,061 |
0,873 |
|
|
8 |
Llн |
0,226 |
0,228 |
0,211 |
0,201 |
0,172 |
|
С1н |
2,967 |
2,947 |
3,309 |
3,548 |
4,207 |
|
|
С2н |
1,556 |
1,638 |
1,807 |
2,069 |
3,605 |
|
|
L2н |
1,000 |
0,992 |
0,924 |
0,861 |
0,689 |
|
|
10 |
Llн |
0,210 |
0,200 |
0,184 |
0,172 |
0,155 |
|
С1н |
3,491 |
3,533 |
3,969 |
4,307 |
4,725 |
|
|
С2н |
1,599 |
1,702 |
1,893 |
2,209 |
3,862 |
|
|
L2н |
0,929 |
0,911 |
0,841 |
0,769 |
0,628 |
|
|
15 |
Llн |
0,153 |
0,151 |
0,135 |
0,126 |
0,117 |
|
С1н |
4,960 |
5,071 |
5,791 |
6,308 |
6,545 |
|
|
С2н |
1,722 |
1,860 |
2,135 |
2,611 |
5,056 |
|
|
L2н |
0,798 |
0,768 |
0,689 |
0,608 |
0,474 |
|
|
20 |
Llн |
0,129 |
0,117 |
0,103 |
0,097 |
0,095 |
|
С1н |
6,091 |
6,915 |
8,027 |
8,600 |
8,281 |
|
|
С2н |
1,808 |
2,040 |
2,426 |
3,113 |
6,262 |
|
|
L2н |
0,731 |
0,663 |
0,577 |
0,492 |
0,367 |
1.3 кестеде кірісінде конденсаторы бар (1.5 сурет) жолақтық сүзгі түрінде орындалған трансформатордың Cl, LI, L2, С2 элементтерінің нормаланған мәндерінің есептелу нәтижелері келтірілген.
1.3 Кесте – Трансформатор элементтерінің нормаланған мәндері (1.5 Сурет)
|
Ктр |
Параметр |
W=1,3 |
W=1,5 |
W=1,7 |
W=2 |
W=3 |
|
4 |
С1н |
3,0940 |
3,0949 |
3,3004 |
3,5347 |
4,6103 |
|
Llн |
0,6253 |
0,6613 |
0,6303 |
0,6458 |
0,6308 |
|
|
L2н |
0,6993 |
0,6900 |
0,6722 |
0,6502 |
0,5349 |
|
|
С2н |
0,7712 |
0,7737 |
0,8246 |
0,8858 |
1,1420 |
|
|
6 |
С1н |
3,7627 |
3,8857 |
4,2901 |
4,3142 |
6,1411 |
|
Llн |
0,4503 |
0,4514 |
0,4193 |
0,4551 |
0,4277 |
|
|
L2н |
0,6804 |
0,6638 |
0,6324 |
0,6055 |
0,4456 |
|
|
С2н |
0,9019 |
0,9367 |
1,0288 |
1,0543 |
1,5308 |
1.3 Кестенің жалғасы
|
Ктр |
Параметр |
W=1,3 |
W=1,5 |
W=1,7 |
W=2 |
W=3 |
|
8 |
С1н |
4,5215 |
4,5811 |
5,1120 |
5,6339 |
7,8383 |
|
Llн |
0,3439 |
0,3547 |
0,3265 |
0,3168 |
0,3176 |
|
|
L2н |
0,6556 |
0,6377 |
0,5977 |
0,5445 |
0,3719 |
|
|
С2н |
1,0207 |
1,0529 |
1,1686 |
1,3070 |
1,9414 |
|
|
10 |
С1н |
5,0886 |
5,2296 |
5,8544 |
6,5144 |
8,5744 |
|
Llн |
0,2920 |
0,2963 |
0,2717 |
0,2609 |
0,2827 |
|
|
L2н |
0,6371 |
0,6147 |
0,5690 |
0,5085 |
0,3454 |
|
|
С2н |
1,0968 |
1,1487 |
1,2816 |
1,4603 |
2,1252 |
|
|
15 |
С1н |
6,6792 |
6,9190 |
7,9079 |
8,9137 |
11,608 |
|
Llн |
0,2058 |
0,2063 |
0,1859 |
0,1781 |
0,2064 |
|
|
L2н |
0,5926 |
0,5618 |
0,5035 |
0,4301 |
0,2673 |
|
|
С2н |
1,2785 |
1,3607 |
1,5598 |
1,8465 |
2,8525 |
|
|
20 |
С1н |
7,8947 |
8,9337 |
10,417 |
11,833 |
13,674 |
|
Llн |
0,1674 |
0,1513 |
0,1342 |
0,1300 |
0,1716 |
|
|
L2н |
0,5637 |
0,5122 |
0,4429 |
0,3615 |
0,2305 |
|
|
С2н |
1,3942 |
1,5752 |
1,8632 |
2,2857 |
3,3523 |
1.4 кестеде төменгі жиіліктік сүзгі (1.6 сурет) түрінде орындалған трансформатордың L1, Cl, L2, С2 элементтерінің нормаланған мәндерінің есептеу нәтижесі келтірілген.
1.4 Кесте – Трансформатор элементтерінің нормаланған мәндері (1.6 Сурет)
|
Ктр |
Параметр |
W=1,3 |
W=1,5 |
W=1,7 |
W=2 |
|
4 |
Llн |
0,4098 |
0,4098 |
0,3821 |
0,3621 |
|
С1н |
2,8122 |
2,8122 |
2,9053 |
2,9792 |
|
|
L2н |
0,8178 |
0,7965 |
0,7691 |
0,7242 |
|
|
С2н |
0,9164 |
0,9535 |
1,0069 |
1,0969 |
|
|
6 |
Llн |
0,3096 |
0,2969 |
0,2840 |
0,2676 |
|
С1н |
3,6769 |
3,7603 |
3,8559 |
3,9790 |
|
|
L2н |
0,7591 |
0,7307 |
0,6963 |
0,6400 |
|
|
С2н |
1,0537 |
1,1149 |
1,1992 |
1,3447 |
|
|
8 |
Llн |
0,2527 |
0,2403 |
0,2282 |
0,2136 |
|
С1н |
4,4527 |
4,5860 |
4,7381 |
4,9260 |
|
|
L2н |
1,1611 |
1,2406 |
1,3534 |
1,5518 |
|
|
С2н |
0,7161 |
0,6817 |
0,6404 |
0,5745 |
|
|
10 |
Llн |
0,2152 |
0,2034 |
0,1919 |
0,1790 |
|
С1н |
5,1697 |
5,3654 |
5,5776 |
5,8291 |
|
|
L2н |
1,2469 |
1,3467 |
1,4879 |
1,7420 |
|
|
С2н |
0,6820 |
0,6433 |
0,5966 |
0,5240 |
1.4 Кестенің жалғасы
|
Ктр |
Параметр |
W=1,3 |
W=1,5 |
W=1,7 |
W=2 |
|
15 |
Llн |
0,1601 |
0,1494 |
0,1393 |
0,1300 |
|
С1н |
6,8291 |
7,1839 |
7,5568 |
7,9146 |
|
|
L2н |
1,4189 |
1,5652 |
1,7763 |
2,1561 |
|
|
С2н |
0,6211 |
0,5748 |
0,5173 |
0,4360 |
|
|
20 |
Llн |
0,1293 |
0,1195 |
0,1106 |
0,1040 |
|
С1н |
8,3580 |
8,8855 |
9,4192 |
9,8142 |
|
|
L2н |
1,5541 |
1,7450 |
2,0265 |
2,5265 |
|
|
С2н |
0,5788 |
0,5264 |
0,4622 |
0,3780 |
Таратқыштардың шығыс каскадының кедергі трансформаторлардың есебі үшін синтезделген кестелерді қолданудың мысалдарын қарастырайық.
1.3 Мысал. Таратқыштың орталық жұмыс жиілігі 375 МГц – ке тең, W=1,5, таратқыштың шығыс каскадында КТ930А транзисторы қолданылатын шарт кезіндегі Rн=75 Ом – дық таратқыштағы жұмыс үшін арналған трансформаторды (1.4 сурет) жобалауды жүзеге асырайық.
Шешімі. (А.1) бойынша КТ930А транзисторының анықтамалық мәліметтеріне сәйкес Rопт=7,8 Ом анықтайық. Талап етіліп отырған трансформация коэффициенті: Ктр=Rн/Rопт=9,6.
1.2 кестеде жақын мән Ктр=10. Ктр=10 және W=l,5 үшін Llн=0,200; С2н=3,533; СЗн=1,702, L4н=0,911. Есептеліп отырған трансформатордың жұмыс жиілігінің жолағының орталық дөңгелектік жиілігі ω0=2π·375·106=2,355·109. Трансформатор элементтерінің мәндерін денормалай отыра алатынымыз: Ll=Llн·Rн/ω0=6,4 нГн; L2=29 нГн; Cl=С1н/Rнω0=20 пФ, С2=9,6 пФ.
1.7 суретте жобаланған трансформатордың |Zкір| кіріс кедергісінің модулінің жиіліктен (1 қисық) есептік тәуелділігі келтірілген. Бұл жерде салыстыру үшін (2 қисық) 1.4 кесте бойынша есептелген және ТЖС түрінде (1.6 сурет, L1=3,5 нГн; С1=47,6 пФ; L2=11,8 нГн; С2=14,4 пФ) орындалған трансформатордың есептік сипаттамасы келтіріліп кеткен.
1.4 Мысал. Rн=50 Ом шарты кезіндегі, 70 МГц – ке тең орталық жұмыс жиілігі және W=1,5, Kтp=10 кезіндегі трансформаторды жобалауды жүзеге асырайық (КТ930А транзисторы).
Шешімі. 1.3 кестеден белгілі Ктр және W берілген мәндеріне сәйкес келесіні табайық: С1н=5,2296; Llн=0,2963; L2н=0,6147; С2н=1,1487.
Трансформатордың жұмыс жиілік жолағының орталық дөңгелектік жиілігі ω0=2π·70·106=4,4·108. Элементтер мәнін денормалағанда: С1=238 пФ; С2=52 пФ; L1=33,7 нГн; L2=70 нГн.
1.7 Сурет – Трансформатордың кіріс кедергісінің модулінің тәуелділігі (1.4 Сурет)
1.8 Сурет – Трансформатордың кіріс кедергісінің модулінің тәуелділігі (1.5 Сурет)
1.8 суретте жобаланған трансформатордың |Zкір| кіріс кедергісінің модулінің жиіліктен тәуелділік есебі келтірілген (1 қисық). Дәл осында (2 қисық) салыстыру үшін 1.4 кесте бойынша есептелген және ТЖС түрінде (1.6 сурет, L1=19 нГн, С1=255 пФ, L2=63 нГн, С2=77 пФ ТЖС) орындалған трансформатор сипаттамасы келтірілген.
1.9 Сурет – Күшейткіштің шығыс каскадымен қоректенетін токтың жиіліктен тәуелділігі
1.10 Сурет – Кірісінде индуктивтік катушкасы бар жолақтық сүзгі түріндегі трансформаторы бар қуат күшейткіші
Күшейткіште кірісінде индуктивтілік катушкасы бар жолақтық сүзгі түріндегі трансформатор қолданылған (L7, С8, С9, L8 элементтері), ол кіріс және каскад аралық түзеуші тізбектердің 1.3 мысалында есептелген.
Күшейткіш сипаттамасы:
шығыс қуаттың максималды мәні, 12 Вт кем емес;
жұмысшы жиіліктердің жолағы 300...450 МГц;
күшейту коэффициенті 8 дБ.
1.11 суретте 25 Вт (1 қисық) шығыс қуатты күшейткіш дабыл жиілігінен, екікаскадты күшейткіштің (1.12 сурет) шығыс каскадымен қолданылатын ток тәуелділігі келтірілген.
Бұл жерде сонымен қатар ТЖФ (2 қисық) түрінде орындалған, трансформаторды қолданған жағдайдағы аналогты түрдегі тәуелділік келтірілген.
1.11 Сурет – Күшейткіштің шығыс каскадымен қоректенетін токтың жиіліктен тәуелділігі
1.12 Сурет – Кірісінде конденсаторы бар жолақтық сүзгі түріндегі трансформаторы бар қуат күшейткіші
Күшейткіште кірісінде конденсаторы бар (С8, L7, L8, С10 элементтер) жолақты сүзгі түріндегі трансформатор қолданылған, ол 1.4 мысалда есептеліп кеткен.
Күшейткіш сипаттамасы:
шығыс қуаттың максималды мәні, 32 Вт кем емес;
жұмысшы жиіліктердің жолағы 55...85 МГц;
күшейту коэффициенті 22 дБ.
Сондықтан, жолақты сүзгі түріндегі кедергілік трансформаторларын қолдану және оларды есептеуге ұсынылған әдістемелер қуат күшейткіштерін өңдеуге кететін уақытты азайтуға және олардың параметрлерін мәнді түрде жақсартуға мүмкіндік береді
1.5 Қуаттың жолақтық күшейткішінің жоғарғы гармоникалық құраушысының сүзгілері
Қуаттың жолақтық күшейткішінің шығыс каскадтары ереже бойынша коллекторлы ток отсечкасымен істейтін режімде жұмыс жасайды. Бірақта бұл жағдайда күшейткіш шығысындағы дабыл синисоидалы жарты толқын тізбегін көрсетеді және өз спектрінде, үлкен жолақтан тыс сәулеленулерге әкеліп соғатын, жоғарғы гармоникалық құраушыларды құрайды. ГОСТ талаптарына сәйкес, кез–келген жолақтан тыс шығыс қуаты 25 Вт – тан көп таратқыштардың радиосәулеленуінің деңгейі, радиодабылдың шығыс қуатының максималды мәнінен 60 дБ – ден кем болмауы тиіс. Көрсетілген талаптар, көбіне сапасы ретінде Чебышев (1.13 сурет) және Кауэр 1.14 сурет) сүзгілері қолданылатын қуат күшейткішінің шығысында сүзгілеуші құрылғылардың орнатылуымен жүзеге асырылады.
1.13 Сурет – Чебышев сүзгісінің типтік сұлбасы
1.14 Сурет –Кауэр сүзгісінің типтік сұлбасы
1.5 кестеде 0,1 дБ тең өткізу жолағындағы өшуліктің максималды мәніне сәйкес келетін, келтірілген сүзгі элементтерінің ω0=2πfв және Rн мәндері ұсынылған.
Ci, Li элементтерінің нағыз мәндері төмендегі формулалармен есептеледі:
Ci=Сiн/Rнωв; Li=LiнRн/ωв (1.9)
1.5 Кесте – Сүзгі элементтерінің нормаланған мәндері
|
N |
Тип |
аs, дБ |
С1н |
L2н |
С2н |
СЗн |
L4н |
С4н |
С5н |
L6н |
С6н |
С7н |
|
5 |
Ч |
37 |
1,14 |
1,37 |
— |
1,97 |
1,37 |
— |
1,14 |
— |
— |
— |
|
К |
57 |
1,08 |
1,29 |
0,078 |
1,78 |
1,13 |
0,22 |
0,96 |
— |
— |
— |
|
|
6 |
Ч |
49 |
1,16 |
1,40 |
— |
2,05 |
1,52 |
— |
1,90 |
0,86 |
— |
— |
|
К |
72 |
1,07 |
1,28 |
0,101 |
1,82 |
1,28 |
0,19 |
1,74 |
0,87 |
— |
— |
|
|
7 |
Ч |
60 |
1,18 |
1,42 |
— |
2,09 |
1,57 |
— |
2,09 |
1,42 |
— |
1,18 |
|
К |
85 |
1,14 |
1,37 |
0,052 |
1,87 |
1,29 |
0,23 |
1,79 |
1,23 |
0,17 |
1,03 |
1.5 Кестедегі белгіленулер: N – сүзгі реті; as – сүзгі шығысындағы жоғарғы гармоникалық құраушылардың кепілденген өшулігі; Ч –Чебышев сүзгісі; К –Кауэр сүзгісі.
1.5 Мысал. Rн=50 Ом және fв=100 МГц кезіндегі бесінші ретті Кауэр сүзгісін есептеу.
Шешуі. 1.5 кестеден табатын болсақ, бесінші ретті Кауэр сүзгісінің элементтерінің нормаланған мәндері мынаған тең: С1н=1,08; L2н=1,29; С2н=0,078; С3н=1,78; L4н=1,13; С4н=0,22; С5н=0,96.
Денормаланғаннан кейін (1.9) формулалары бойынша алатынымыз С1=34,4 пФ; L2=103 нГн; С2=2,5 пФ; СЗ=56,7 пФ; L4=90 нГн; С4=7,0 пФ; С5=30,6 пФ.
1.5 кестеден шыға отыра мынаны түсінеміз, жобаланған сүзгі сүзгі шығысында 57 дБ тең жоғарғым гармоникалық құраушылардың кепілденген өшулігін қамтамасыз етеді.
Амплитуда – жиіліктік сипаттамасының (АЖС) қалыптасу тізбектері, талап етілетін пішіннен, оның АЖС – ның берілген рұқсат етілген ауытқуынан бір уақытта қамтамасыз ету кезіндегі, каскадтың күшейткіш коэффициентінің берілген сұлбалық шешімі үшін мүмкін болатын максималды ұйымдастыруға қызмет етеді. Оларға каскад аралық және кіріс корректорлаушы тізбектерді (КТ) жатқызуға болады. Көрсетілген талаптың орындалу қажеттілігі, толқындардың метрлік және дециметрлік диапазондағы көп каскадты қуат күшейткішінің бір каскадының күшейту коэффициенті 3...10 дБ – ден аспайтындай белгіленген. Бұл жағдайда әрбір каскадтың күшейту коэффициентінің ұлғаюы, мысалы 2 дБ – ге болатын болса, онда барлық күшейткіштің ПӘК – ін 1,2...1,5 ретке үлкейтуге мүмкіндік береді.
2.5 Коррекциялық тізбекті қуатты күшейткіш каскадтардың параметрлік синтездеу әдісі
Символ түріндегі КЦ күшейткіш каскадтың S21(p) тарату коэффициенті кешенді ауыспалының бөлшекті –рационалды функциясымен суреттелуі мүмкін:
(2.1)
мұндағы р=jΩ; Ω=ω/ωв – нормаланған жиілік;
m, n – бүтін сандар;
ω – ағымдық дөңгелектік жиілік;
ωв – кең жолақты күшейткіштің өткізу жолағының жоғарғы дөңгелектік жиілік немесе жолақтық күшейткіштің орталық дөңгелектік жиілік;
аi=ai(RLC), bj=bj(RLC) — күшейткіш каскадтың транзисторының кіріс импедансының аппроксимациясының нормаланған элементтері мен КГ параметрлерінің функциясы болып табылатын коэффициенттер.
(2.1) таралмалы сипаттамасының түп тұлғасы ретінде төмендегі бөлшекті –рационалды функцияны келесі түрде таңдаймыз:
(2.2)
Линиялы емес теңсіздік жүйесінен мүмкіндік беретін келесідей коэффициенттерді табамыз.
(2.3)
Бұл дегеніміз КГ элементтерінің нормаланған мәндерін есептеуге мүмкіндік береді.
Күшейткіштер теориясында сj, dj коэффициенттерінің өңделген есептеу әдістемелері жоқ. Сондықтан оларды есептеу үшін электрлік сүзгілердің тиімді синтез әдістерін пайдаланамыз.
Нақты әдіске сәйкес модуляция квадратына көшеміз (2.2):
мұндағы х=Ω2;
={С0, С1, ... Сm}
–Ci коэффициенттерінің
векторы;
={D0, D2, ... Dn} –Dj коэффициенттерінің
векторы.
F(x, , ) функциясының
белгілі коэффициенттері бойынша, (2.2) функциясының коэффициенттері
келесі алгоритм көмегімен анықталуы мүмкін:
-
F(x, , ) функциясында х= – р2
ауыспалысының ауыстырылуы жүзеге асырылады және алымы мен
бөлім полиномдарының нөлдері анықталады.
- алымы мен бөлім полиномдарының әрқайсысы екі полиномның туындысы түрінде ұсынылады, олардың бірі Гурвиц полиномы болуы керек.
- алымы мен бөлімінің Гурвиц полиномдарының қатынасы Тn(р) ізделінетін функция болып табылады.
, коэффициенттерінің векторларын табу
тапсырмасын шешу үшін сызықты теңсіздік жүйесін
құраймыз:
(2.4)
мұндағы Еr – берілген нормаланған жиілік облысындағы нүктелердің саңғы санының дискретті жиынтығы;
ξ(х) – Еr жиынтығындағы Тn(р) модуль квадратының талап етілетін тәуелділігі;
δ – ξ(х) дан F(x, , ) рұқсат
етілген ауытқуы;
ε0 – кіші константа.
(2.4) – тегі
бірінші теңсіздік, талап етілетін пішіннен каскадтың АЖС – ң
рұқсат етілетін ауытқуының өлшемін анықтау.
Екінші және үшінші теңсіздіктер есептелетін КТ – ң
физикалық жүзеге асырылу шартын анықтайды. М(х, ) және N(x, ) полиномдары оң екенін ескере отыра,
модульді теңсіздіктерді қарапайымдармен ауыстыруға болады
және тапсырманы келесі түрде жазамыз.
(2.5)
2.5 теңсіздіктерді шешу линиялы бағдарламалаудың стандартты тапсырмасы болып табылады. Fun=δ=min мақсатындағы функция минимизациясының шарты кезінде нақты тапсырма орындалатын, сүзгілер теориясынан айырмашылығы, (2.5) теңсіздігін есептеліп отырған каскадтың күшейту коэффициентінің максималды мәніне жетуіне сәйкес келетін, Fun=Dn=max , оның максимизация шарты кезінде шешу қажет.
Осылайша, параметрлік синтез әдісі келесі кезеңдерден тұрады:
- КГ – ті күшейткіш каскадтың тарату коэффициентін суреттейтін, кешенді айнымалының бөлінді – рационалды функциясын табу;
- ξ(х) және δ берілген мәндері бойынша КТ – лы күшейткіш каскадтың таралу сипаттамасының прототипінің модуль квадратының коэффициенттерінің синтезі;
- оның модуль квадратының белгілі коэффициенттері бойынша Тn(р) прототипінің – функция коэффициентінің есебі;
- КТ элементтерінің нормаланған мәндеріне қатысты (2.3) линиялы емес жүйелерді шешу.
Түрлі ξ(х) және δ үшін (2.5) линиялы теңсіздіктерінің жүйесін көп ретті шешу, күшейткіштердің жобалануы сол бойынша жүргізілетін, КТ элементтерінің нормаланған мәндерінің кестелерін синтездеуге мүмкіншілік береді.
Параметрлік синтездің жоғарыда суреттелген әдісі, аса жоғарғы кең жолақты қуат күшейткіштерінің КТ тұрғызылуының тиімді сұлбалық шешімінің элементтерінің нормаланған мәндерінің кестелерін синтездеу үшін қолданылған болатын.
Қуат күшейткішінің КТ тұрғызылуының белгілі сұлбалық шешімі, үлкен түрлілікпен ерекшеленеді. Бірақта, келтіру қиыншылығына байланысты төртінші – бесінші ретті КТ – лар қолданылмайды.
2.1 – 2.3 суреттерде толқындардың метрлік және дециметрлік диапазондарындағы аса жоғарғы кең жолақты қуат күшейткіштерін тұрғызу кезінде көбіне жиі қолданылатын КТ сұлбалары келтірілген.
Синтезделген кестелердің қолданылуымен болатын көрсетілген КТ жобалау әдістерін қарастырайық.
2.1 Сурет – Екінші ретті төрт полюсті диссипативті КЦ
2.2 Сурет – Үшінші ретті төрт полюсті реактивті КЦ
2.3 Сурет – Төртінші ретті төрт полюсті диссипативті КЦ
2.6 Екінші ретті корректорлы тізбекті каскадтарды жобалау
Өндірістік транзисторлардағы, КТ – лы күшейткіш каскадтардың түрлі сұлбалық шешімдерін тәжірибелік зерттеулер, 2.1 суретте келтірілген, КТ сұлбасы, конструктивті ұйымдастыру және келтіру қарапайымдылығы, жүзеге асырылатын сипаттамалардың көз – қарасынан, ең тиімділердің бірі болып табылатынын көрсетеді.
±0,25 и ±0,5 дБ – ге тең δ АЖС біркелкісіздігі үшін қарастырылып отырған КТ элементтерінің нормаланған мәндері 2.1 кестеде келтірілген.
Орта жиілік облысында КТ және VT1 транзисторының тізбекті қосылуының тарату коэффициенті өрнек түрінде суреттеледі:
(2.6)
мұндағы S –транзистордың VT1 тіптіктілігі.
Қарастырылып отырған КЦ сонымен қатар кіріс ретінде қолданылуы да мүмкін. Бұл жағдайда Rвых=Rг, Cвых=Сг деп алған жөн, мұндағы Сг, Rг – генератор кедергісінің активті және сыйымдылықты құраушылары.
Берілген ωв және δ кезінде КЦ есебі 2.1 кесте бойынша анықталатын Скір нормаланған мәнін табуға әкеліп соғады.
2.1 Кесте – КЦ элементтерінің нормаланған мәндері
|
Свхн |
δ=±0,25 дБ |
δ=±0,5 дБ |
||||
|
С1н |
L2н |
R3н |
С'1н |
L'2н |
R3н |
|
|
0,01 |
1,59 |
88,2 |
160,3 |
2,02 |
101 |
202,3 |
|
0,05 |
1,59 |
18,1 |
32,06 |
2,02 |
20,6 |
40,5 |
|
0,10 |
1,59 |
9,31 |
16,03 |
2,02 |
10,5 |
20,2 |
|
0,15 |
1,59 |
6,39 |
10,69 |
2,02 |
7,21 |
13,5 |
|
0,20 |
1,59 |
4,93 |
8,02 |
2,02 |
5,50 |
10,1 |
|
0,30 |
1,59 |
3,47 |
5,35 |
2,02 |
3,86 |
6,75 |
|
0,40 |
1,59 |
2,74 |
4,01 |
2,02 |
3,02 |
5,06 |
|
0,60 |
1,59 |
2,01 |
2,68 |
2,02 |
2,18 |
3,73 |
|
0,80 |
1,59 |
1,65 |
2,01 |
2,02 |
1,76 |
2,53 |
|
1,00 |
1,58 |
1,43 |
1,61 |
2,02 |
1,51 |
2,02 |
|
1,2 |
1,58 |
1,28 |
1,35 |
2,02 |
1,34 |
1,69 |
|
1,5 |
1,46 |
1,18 |
1,17 |
2,02 |
1,17 |
1,35 |
|
1,7 |
1,73 |
1,02 |
0,871 |
2,01 |
1,09 |
1,19 |
|
2,0 |
1,62 |
0,977 |
0,787 |
2,00 |
1,00 |
1,02 |
|
2,5 |
1,61 |
0,894 |
0,635 |
2,03 |
0,90 |
0,807 |
|
3,0 |
1,61 |
0,837 |
0,530 |
2,03 |
0,83 |
0,673 |
|
3,5 |
1,60 |
0,796 |
0,455 |
2,02 |
0,78 |
0,577 |
|
4,5 |
1,60 |
0,741 |
0,354 |
2,02 |
0,72 |
0,449 |
|
6,0 |
1,60 |
0,692 |
0,266 |
2,02 |
0,67 |
0,337 |
|
8,0 |
1,60 |
0,656 |
0,199 |
2,02 |
0,62 |
0,253 |
2.1Кестедегі белгіленулер: Свхн, С'1н, L'2н, R3н – Rвых және ωв қатысты нормаланған Скір, С'1, L'2, R3; С’1=С1+Сшығ; L’2=L2+Lкір элементтерінің мәні, мұндағы Rшығ, Сшығ – VT1 транзисторының шығыс кедергісі мен сыйымдылығы; Lкір, Cкір – VT2 транзисторының кіріс индуктивтілігі мен сыйымдылығы.
2.1 Мысал. Қолданылатын транзистор түрі ЗП602А; Rг=Rн=50 Ом; күшейткіштің өткізу жолағының жоғарғы жиілігі 1,8 ГГц – ке тең; АЖС – ң рұқсат етілген біркелкісіздігі ±0,5 дБ – ге тең шарт кезіндегі, 2.1 кестедегі синтезделген мәліметтерді қолданылумен болатын күшейткіштің бір каскадты транзисторын жобалануды жүзеге асырайық.
Каскадтың принципиалды сұлбасы 2.4 суретте көрсетілген. ЗП602А транзисторының термо тұрақты ток тыныштығы үшін, сұлбада КТ361А транзисторында активті коллекторлы термо тұрақтылық қолданылған. Каскад шығысында L4=2,7 нГн, С5=0,7 пФ элементтерінен тұратын және каскадтың АЖС – на бұрмалануларды енгізбейтін келісімді тізбек қосылған.
2.4 Сурет – Өрістік транзистордегі күшейткіш каскадтың ұстанымдық сұлбасы
Шешімі. Бір бағытты модель элементтерінің мәндерін есептеу үшін, А қосымшасында келтірілген, А.2 қатынасы мен ЗП602А транзисторының анықтамалық мәліметтерін қолдана отырып, алатынымыз: Скір=2,82 пФ, Lкір=0,34 нГн. Rг және ωв қатысты Скір нормаланған мәні Скір=CкірRгωв=1,77. 2.1 кесте бойынша Скір жуық өлшемі 1,7 – ні құрайды. Ол үшін Скір және δ=±0,5 дБ мәндерін кестеден табайық: С’1н=2,01; L’1н=1,09; R1н=1,19.
КТ элементтерін денормалағаннан кейін алатынымыз: С=C’lн/Rгωв=3,2 пФ; L’l=L’1нRг/ωв=4,З нГн; L1=L’l – Lвх=3,96 нГн; Rl=R1нRг=60 Ом. Қарастырылып отырған күшейткіштің күшейту коэффициенті К0=2SRнR1/(R1+Rг)=4,4.
2.5 суретте (1қисық), толық эквивалентті сұлбаны қолданумен есептелген, саналған күшейткіштің АЖС келтірілген.
2.5 Сурет – Күшейткіш каскадтың есептік және эксперименталды АЖС
Дәл осы жерде күшейткіштің эксперименталды сипаттамасы (2 қисық) және MATLAB (3 қисық) инженерлік және ғылыми есептеулер үшін, математикалық десте ортасында ұйымдасқан, оптимизация бағдарламасының көмегімен оптимизацияланған күшейткіштің АЖС – сы келтірілген. 1 және 3 қисықтары практикалы түрде дәл келеді, ол дегеніміз ұсынылған параметрлік синтез әдісінің жоғарғы дәлдігі туралы айтады.
Алынған шешімнің оптималдылығы және де АЖС – ң Чебышев альтернансының бар екенін дәлелдейді.
2.7 Үшінші ретті корректорлы тізбекті каскадтарды жобалау
Үшінші ретті төрт полюсті реактивті КТ сұлбасы 2.2 суретте келтірілген. Қарастырылып отырған КТ каскадтың күшейту коэффициенттерін іске асыруға мүмкіндік береді.
КЦ элементтерінің нормаланған мәндері 2.2 кесте берілген.
2.2 Кесте – КЦ элементтерінің нормаланған мәндері
|
АЖС біркелкісіздігі, дБ |
Rвхн |
С1н |
С2н |
L’3н |
|
±0,1 |
0,128 |
1,362 |
2,098 |
0,303 |
|
0,126 |
1,393 |
1,877 |
0,332 |
|
|
0,122 |
1,423 |
1,705 |
0,358 |
|
|
0,112 |
1,472 |
1,503 |
0,392 |
|
|
0,090 |
1,550 |
1,284 |
0,436 |
|
|
0,050 |
1,668 |
1,079 |
0,482 |
|
|
0,0 |
1,805 |
0,929 |
0,518 |
|
|
±0,25 |
0,091 |
1,725 |
2,826 |
0,287 |
|
0,090 |
1,753 |
2,551 |
0,313 |
|
|
0,087 |
1,784 |
2,303 |
0,341 |
|
|
0,080 |
1,830 |
2,039 |
0,375 |
|
|
0,065 |
1,902 |
1,757 |
0,419 |
|
|
0,040 |
2,000 |
1,506 |
0,465 |
|
|
0,0 |
2,140 |
1,278 |
0,512 |
|
|
±0,5 |
0,064 |
2,144 |
3,668 |
0,259 |
|
0,064 |
2,164 |
3,381 |
0,278 |
|
|
0,062 |
2,196 |
3,025 |
0,306 |
|
|
0,057 |
2,240 |
2,667 |
0,341 |
|
|
0,047 |
2,303 |
2,320 |
0,381 |
|
|
0,030 |
2,388 |
2,002 |
0,426 |
|
|
0,0 |
2,520 |
1,690 |
0,478 |
|
|
±1,0 |
0,040 |
2,817 |
5,025 |
0,216 |
|
0,039 |
2,842 |
4,482 |
0,240 |
|
|
0,037 |
2,872 |
4,016 |
0,265
|
|
|
0,033 |
2,918 |
3,500 |
0,300
|
|
|
0,025 |
2,980 |
3,040 |
0,338 |
|
|
0,012 |
3,062 |
2,629 |
0,380 |
|
|
0,0 |
3,130 |
2,386 |
0,410 |
2.2 Кестедегі белгіленулер: Rвхн=Rкір2/Rшығ1, мұндағы Rкір2 VT2 транзисторының бір жаққа бағытталған моделінің кіріс кедергісі, Rшығ1 – VT1 транзисторының бір жаққа бағытталған моделінің шығыс кедергісі; С1н, С2н, L’3н – Rшығ1 және ωв қатысты CI, C2, L’3; L’3=L3+Lкір2 элементтерінің нормаланған мәндері, мұндағы Lкір2 – VT2 транзисторының бір жаққа бағытталған моделінің кіріс индуктивтілігінің өлшемі.
КТ және орташа жиілік облысындағы VT2 транзисторының тізбектей жалғануының тарату коэффициенті келесі өрнек бойынша суреттеледі:
(2.7)
мұндағы Gном1,2(1)=(fном/fв)2 –fж жиілігіндегі екі жақты келісу режіміндегі қуат бойынша VT2 транзисторының күшею коэффициенті.
2.2 Мысал. Rг=Rн=50 Ом шарты кезіндегі, КТ939А транзисторындағы бір каскадты күшейткіштің жобалануын жүзеге асырайық. Өткізу жолағының жоғарғы жиілігі 1 ГГц – ке тең. Рұқсат етілетін АЖС – ң біркелкісіздігі ±0,25 дБ. Күшейткіш сұлбасы 2.6 суретте келтірілген.
2.6 Сурет – Үшінші ретті төрт полюсті реактивті КЦ күшейткіш каскадтың принципиалды сұлбасы
Күшейткіш шығысында, төменгі жиілікті сүзгі (L3=6,4 нГн, С7=5,6 пФ) түрінде орындалған шығыс келістіруші тізбек қосылған. R1 резисторы fβ=fт/β0 – ден кем жиілікте берілген күшейту коэффициентін орнатуға арналған.
Шешімі. Биполярлы транзистордың бір бағытты моделінің элементтерінің мәндерін есептеу үшін, А қосымшасында келтірілген, А.3 қатынасы мен КТ939А транзисторының анықтамалық мәліметтерін қолдана отырып мынаны аламыз: Lкір=0,75 нГн; Rкір=1,2 Ом; Gном 1,2(1)=20.
ωж және Rг қатысты Rкір нормаланған мәндерін табайық: С2н=2,14; С4н=1,278; L’1н=0,512. КТ элементтерінің денормалай отырып алған мәндерін анықтаймыз: С2=6,8 пФ; С4=3,9 пФ; L’1=4 нГн; L1=L’l – Lвх=3,25 нГн.
Осыдан кейін (2.7) бойынша табамыз: S210=2,8.
2.7 суретте жобаланған бір каскадты күшейткіштің АЖС келтірілген (1 қисық). Дәл осында күшейткіштің эксперименталды сипаттамасы ұсынылған (2 қисық).
2.7 Сурет – Күшейткіш каскадтың есептік және эксперименталды АЖС
2.8 Иілуімен берілген амплитудалы – жиіліктік сипаттамалы каскадтарды жобалау
Күшейткіш каскадтың АЖС – ң берілген жоғарлауын (төмендеуін) ұйымдастыруға мүмкіндік беретін корректорлаушы тізбек сұлбасы 2.3 суретте көрсетілген.
δ – ң ±0,25 және ±0,5 дБ – ге тең АЖС – ң біркелкісіздігі үшін қарастырылып отырған КТ нормаланған элементтерінің мәндері 2.3 және 2.4 кестеде келтірілген.
Орташа жиілік облысындағы VT2 транзисторы мен КТ тізбектей жалғаудың таралу коэффициенті келесі өрнек түрінде бейнеленеді:
(2.8)
2.3 Кесте – δ=0,25 дБ үшін КЦ элементтерінің нормаланған мәндері
|
Иілу |
Rвхн |
R1н |
L2н |
СЗн |
С4н |
L’5н |
|
+4 дБ |
0,027 0,024 0,013 0,0 |
1,090 1,178 1,330 1,448 |
2,179 2,356 2,660 2,895 |
3,485 3,395 3,306 3,277 |
6,283 5,069 3,814 3,205 |
0,156 0,191 0,248 0,287 |
|
+2 дБ |
0,036 0,032 0,024 0,0 |
1,638 1,753 1,902 2,166 |
3,276 3,506 3,804 4,332 |
3,278 3,237 3,213 3,227 |
5,107 4,204 3,437 2,622 |
0,187 0,225 0,269 0,337 |
|
+0 дБ |
0,049 0,045 0,030 0,0 |
2,482 2,661 2,958 3,346 |
4,964 5,322 5,916 6,692 |
3,130 3,121 3,143 3,221 |
4,287 3,504 2,726 2,144 |
0,219 0,263 0,327 0,393 |
|
-З дБ |
0,077 0,070 0,043 0,0 |
4,816 5,208 5,937 6,769 |
9,633 10,42 11,87 13,54 |
3,068 3,102 3,210 3,377 |
3,276 2,680 2,051 1,653 |
0,285 0,340 0,421 0,488 |
|
-6 дБ |
0,131 0,120 0,080 0,0 |
17,123 18,704 21,642 26,093 |
34,247 37,408 43,284 52,187 |
2,857 2,944 3,143 3,499 |
2,541 2,088 1,617 1,253 |
0,385 0,453 0,544 0,625 |
2.4 Кесте – δ=0,5 дБ үшін КЦ элементтерінің нормаланған мәндері
|
Иілу |
Rвхн |
R1н |
L2н |
СЗн |
С4н |
L’5н |
|
+6 дБ |
0,012 0,011 0,008 0,0 |
0,436 0,480 0,546 0,632 |
0,871 0,959 1,092 1,265 |
6,278 5,879 5,432 5,033 |
11,61 9,624 7,602 5,911 |
0,097 0,117 0,147 0,187 |
|
+3 дБ |
0,019 0,017 0,012 0,0 |
0,729 0,807 0,896 1,029 |
1,458 1,613 1,793 2,058 |
5,455 5,173 4,937 4,711 |
8,25 6,652 5,433 4,268 |
0,134 0,165 0,200 0,249 |
|
0 дБ |
0,029 0,026 0,019 0,0 |
1,053 1,145 1,288 1,509 |
2,106 2,290 2,576 3,018 |
5,306 5,129 4,940 4,787 |
6,296 5,303 4,271 3,301 |
0,175 0,207 0,253 0,316 |
|
-3 дБ |
0,043 0,039 0,027 0,0 |
1,318 1,477 1,698 2,019 |
2,636 2,953 3,395 4,038 |
5,531 5,331 5,172 5,095 |
5,234 4,263 3,414 2,673 |
0,217 0,263 0,321 0,391 |
|
-6 дБ |
0,060 0,054 0,040 0,0 |
1,342 1,564 1,814 2,283 |
2,684 3,129 3,627 4,567 |
6,188 5,906 5,744 5,686 |
4,701 3,759 3,093 2,35 |
0,264 0,325 0,385 0,474 |
2.3 және 2.4 Кестелердегі белгіленулер: Rкір=Rкір2/Rшығ1, мұндағы Rкір2 –VT2 транзисторының бір бағытты моделінің кіріс кедергісі. Rшығ1 – VT1 транзисторының бір бағытты моделінің шығыс кедергісі; R1н, L2н, СЗн, С4н, L’5н – нормаланған мәндер Rшығ1 және ωв R1, L2, СЗ, С4, L’5; L’5=L5+Lкір2 элементтерінің мәні, мұндағы Lкір2 – VT2 транзисторының бір бағытты моделінің кіріс индуктивтілігінің өлшемі.
Кесте бойынша, мынаны айтуға болады, талап етілетін δ мәні азырақ болған сайын, қарастырылып отырған КТ қолданумен жүзеге асыруға болатын АЖС – ң рұқсат етілген жоғарылауы соғұрлым азырақ.
2.3 Мысал. δ=0,25 дБ талап етілетін пішіннен АЖС – ң рұқсаттық ауытқуы δ=0,25 дБ, АЖС – ң сұралынатын жоғарылауы 4 дБ; өткізу жолағының жоғарғы жиілігі fж=1 ГГц; Rг=Rн=50 Ом қолданылатын транзистор – КТ939А шарты кезіндегі, 2.3 және 2.4 синтезделген кестелерді қолданумен болатын бір каскадты күшейткіш транзисторды жобалауды жүзеге асырайық. Каскадтың принципиалды сұлбасы 2.8 суретте көрсетілген.
2.8 Сурет – АЖС көтерілген күшейткіш каскадтың принципиалды сұлбасы
2.9 Сурет – Күшейткіш каскадтың есептік және эксперименталды АЖС
Шешімі. КТ939А транзисторының анықтамалық мәліметтері мен А қосымшасында келтірілген А.3 қатынасын қолдана отырып келесіні аламыз: Lвх=0,75 нГн; Rкір=1,2 Ом; Gном 1,1(l)=20.
ωв және Rг қатысты нормаланған Rвх мәні келесіге тең: Rвхн=Rвх/Rг=0,024. Rвхн=0,024 жуық кестелік мәні. Rвхн көрсетілген мәні бойынша 2.3 – ші кестеден табамыз: R1н=1,178; L1н=2,356; C3н=3,395; С4н=5,069; L’2н=0,191.
Анықтаймыз: R1=R1нRг=59 Ом; L1=LlнRг/ωв=19 нГн; СЗ=C3н/Rгωв=10,8 пФ; С4=16 пФ; L’2=1,5 нГн; L2=L’2 – Lвх=0,75 нГн.
2.9 – шы суретте жобаланған бір каскадты күшейткіштің АЖС–ы келтірілген. Дәл осында күшейткіштің эксперименталды сипаттамасы келтірілген (2 қисық).
Әдебиеттер тізімі
1. Титов А.А. Транзисторные усилители мощности МВ и ДМВ. – М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2006. – 238 с.: ил.
2. Под ред. М.В. Благовещенского, Г.У. Уткина. Радиопередающие устройства. – М.: Радио и связь, 1982. - 408 с.
3. Иванов В.К. Оборудование радиотелевизионных передающих станций. – М.: Радио и связь, 1989. -336 с.
4. Петухов В.М. Транзисторы и их зарубежные аналоги: Справочник. В 4 томах. – М.: «Радиософт», 2000.
5. Под ред. В.В. Шахгильдяна. Проектирование радиопередатчиков. - М.: Радио и связь, 2000. – 656 с.
А Қосымшасы
Мәтінде кездесетін қосымша формулалар
Транзистор кедергісінің оптималды кедергісі:
. (А.1)
мұндағы 
– транзистормен берілетін шығыс
қуаттың максималды мәні, анықтамалық өлшемі:
.
Өрістік транзистордың бір жаққа бағытталған модель элементтерінің мәні:
(А.2)
мұндағы 
;
– жүктеме кедергісі.
Биполярлы транзистордың бір жаққа бағытталған модель элементтерінің мәні:
(А.3)
мұндағы 
– максималды рұқсат
тұрақты коллектор – эмиттер кернеуі және тұрақты
ток коллекторы.