Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Ноября 2013 в 20:56, курсовая работа
1. Выбор типа транзистора согласно заданной центральной частоте (ГГц) и выходной мощности (дБм):
2. Радиотехнический расчет схемы усилителя:
Для усилителя класса А амплитуда тока , а амплитуда напряжения составляет , где I1 – максимальный ток транзистора, а – напряжение источника питания.
1. Этапы проектирования …………………………………………………………………………………………………. 3
1.1. Радиотехнический расчет схемы усилителя ……………………………………………….. 3
1.2. Определение коэффициента устойчивости ………………………………………………….. 4
1.3. Определение коэффициента усиления по мощности ………………………………….. 4
1.4. Определение коэффициентов отражения ……………………………………………………… 4
1.5. Определение сопротивления нагрузки …………………………………………………………… 5
2. Расчет сосредоточенных элементов по круговой диаграмме Смита ………………. 5
3. Задание на курсовую работу ………………………………………………………………………………………. 7
4. Определение типа транзистора …………………………………………………………………………………. 7
5. Расчет схемы усилителя …………………………………………………………………………………………….... 8
6. Определение устойчивости усилителя СВЧ …………………………………………………………….. 9
7. Определение коэффициента усиления по мощности …………………………………………….. 10
8. Определение коэффициента отражения …………………………………………………………………… 10
9. Определение сопротивления нагрузки ……………………………………………………………………… 11
Курсовая работа
по дисциплине «Микроволновые приборы и устройства»
«Проектирование микроволнового усилителя мощности»
Выполнил студент гр.8861
Прокофьев М.Д.
Проверил: Беневоленский
2013
Оглавление
Этапы проектирования
Для усилителя класса А амплитуда тока , а амплитуда напряжения составляет , где I1 – максимальный ток транзистора, а – напряжение источника питания. Тогда
Постоянная мощность определяется выражением
и, следовательно, максимальный КПД усилителя класса А составляет ~25%. Мощность, рассеиваемая в транзисторе,
В усилителе класса В ток протекает в течение лишь половины периода и максимальный КПД в % для двухтактного усилителя составляет , или 75%. Мощность , рассеиваемая в каждом транзисторе двухтактного усилителя класса В, равна .
Для того чтобы получить максимальную мощность усилителя класса А, необходимо выбрать нагрузочную линию (см. рис. 1.5, где – напряжение пробоя, U1 – напряжение перегиба). Максимальная выходная мощность на синусоидальном сигнале в этом случае
Явление лавинного пробоя ограничивает максимальную амплитуду напряжения и, следовательно, максимальную выходную мощность [6].
где
При транзистор можно согласовать только с одной стороны. Случай является предельным, когда двустороннее согласование возможно. Условие вместе с условиями (1.2) и (1.3) означает, что возможно одновременное комплексно-сопряженное согласование на входе и на выходе транзистора.
При одновременном
согласовании на входе и
В пп. 1.12 “S-параметры” были приведены формулы (1.12.6) – (1.12.9) коэффициентов отражения согласованного транзистора. В реальных условиях при подключении согласующих цепей коэффициенты отражения от входа и выхода изменяются и равны
При двустороннем согласовании коэффициенты отражения связаны между собой соотношениями
Задача согласующей цепи – трансформация в в соответствии с (1.14). Геометрический смысл этой операции (рис. 1.10) состоит в том, чтобы сместить точку в точку на круговой диаграмме при помощи определенных правил. Это смещение будут определять элементы согласующей цепи. Обычно, достаточно двух реактивностей для достижения согласования в одной частотной точке.
Сдвиг точки по окружности постоянного активного сопротивления в направлении часовой стрелки означает положительное приращение реактивного сопротивления, против часовой стрелки – отрицательное приращение.
Сдвиг точки по окружности постоянного реактивного сопротивления вниз диаграммы означает положительное приращение активного сопротивления, к внешней окружности – отрицательное.
Так как вносить положительные
активные потери в цепь нежелательно,
а отрицательные пассивные
где XC – реактивное емкостное сопротивление, XL – реактивное индуктивное сопротивление, BC – реактивная емкостная проводимость, BL – реактивная индуктивная проводимость.
Входная согласующая цепь. Предположим, что точка изначально находится вне окружности активного единичного сопротивления (рис. 1.11, а). Сдвиг точки по окружности по часовой стрелке означает подключение последовательной индуктивности, против часовой – емкости. Если бы точка находилась на окружности , то подключением одной реактивности ее можно сразу переместить в центр номограммы, т. е. обеспечить согласование. Отсюда следует, что при добавлении согласующих реактивностей необходимо попасть на эту окружность. Важно отметить, что данное рассуждение справедливо и для проводимости, соответствующее значение которой отображается точкой, диаметрально противоположной точке .
Для удобства построений достроим на диаграмме окружность , центрально симметричную окружности . Если точка находится вне окружности активного единичного сопротивления, то ее нужно устремлять к окружности . Обозначим получившуюся точку . Номиналы подключенных элементов определяются по формулам (1.17). Вместо или подставляются значения приращений, полученных по номограмме по шкале реактивных сопротивлений.
Следующий шаг – перемещение точки с окружности на окружность симметричным отображением относительно центра номограммы. Такое перемещение превращает значения сопротивлений на круговой номограмме в значения проводимостей. Обозначим новую точку . Следующий элемент теперь должен подключаться параллельно получившейся цепи. Для получения согласования реактивная проводимость элемента должна быть выбрана равной по значению и противоположной по знаку входной реактивной проводимости. Иными словами, если находится в левой половине диаграммы, то получившаяся цепь носит характер индуктивной проводимости и чтобы скомпенсировать ее, нужно подключить емкость. Это видно и по диаграмме – перемещение точки в точку (или, в данном случае, в ) происходит по часовой стрелке. в правой половине носит характер емкостной проводимости, и для ее компенсации подключается индуктивность.
Из представленного на рисунке построения видно, что согласования можно достичь и в случае обратного направления движения от против часовой стрелки. При этом получается другая согласующая проводимость . Если изначально точка оказалась внутри окружности (рис. 1.11, б), то вначале осуществляется центральная симметрия этой точки, т. е. первый подключаемый элемент цепи будет параллельным. Значения с диаграммы считываются как проводимости.
Рис. 1.11. Расчет сосредоточенных элементов СЦ по диаграмме Смита
Далее перемещаем точку на достроенную окружность: по часовой стрелке – осуществляется подключение емкости, против часовой – индуктивности. Получается точка . Осуществляем центральную симметрию, тем самым возвращаемся на диаграмму сопротивлений. Получаем точку Подключением последовательной реактивности трансформируем сопротивление получившейся цепи в .
Задание на курсовую работу:
р а б о ч а я ч а с т о т а Г ц
в ы х о д н а я м о щ н о с т ь д Б m
к о э ф у с и л е н и я . н е м е н е е д Б
п о л о с а ч а с т о т п о у р о в н ю 3 д Б %
1. О п р е д е л е н и е т и п а т р а з и с т о р а
п е р е в о д д Б m в В т
п у с т ь н а п р я ж е н и я п и т а н и я
т о к м а к с и м а л ь н ы й
п о с т о я н н а я м о щ н о с т ь п о т р е б л я е м а я о т и с т о ч н и к а
м о щ н о с т ь р а с с е е в а е м а я н а т р а н з и с т о р е
в х о д н а я м о щ н о с т ь т р а н з и с т о р а
П о п о л у ч е н н ы д а н ы м в ы б и р а е м т р а н з и с т о р MGF1601B
2. Р а с ч е т с х е м ы у с и л и т е л я
MGF1601B е г о п а р а м е т р ы Е п =6 В, Rg =100 Ом, Id =100 mA
п е р е в о д з н а ч е н и й ф а з S- п а р а м е т р о в в р а д и а н ы
ф о р м и р о в а н и е S- п а р а м е т р о в в к о м п л е к с н о й ф о р м е
3. О п р е д е л е н и е у с т о й ч и в о с т и у с и л и т е л я С В Ч
Информация о работе Проектирование микроволнового усилителя мощности