Выбор типа транзистора осуществляется по верхней частоте рабочего диапазона передатчика и мощности в нагрузке. При этом мощные транзисторы целесообразно использовать по мощности не менее, чем на 40-50 % от максимального значения. Для схемы с общим эмиттером (ОЭ) нижняя рабочая частоте усилителя должна составлять не менее 2030 % от граничной частоты транзистора fТ, а его верхняя рабочая частота приблизительно равнялась оптимальной рабочей частоте f´, определенной экспериментально. Тип транзистора для каждого конкретного случая выбирается с использованием [6, 8].
Угол отсечки в оконечных каскадах выбирается из условия получения максимальных энергетических показателей. Оптимальным для этого случая является угол отсечки 70-90°. В маломощных каскадах необходимо обеспечить режим работы без отсечки для обеспечения минимума побочных гармоник.
При определении энергетических характеристик усилителя целесообразно выбрать аппроксимированную зарядовую, модель транзистора [6, 7. 8].
С использованием выбранной модели транзистора определяются её эквивалентные параметры, которые затем используются для определения оптимальных энергетических режимов.
Расчет оптимальных амплитуд токов и напряжений, действующих на электродах активного элемента, начинается с выбора режима работы по напряженности.
Воконечных каскадах радиопередающих устройств с ЧМ и ФМ применяются критический, ключевой и перенапряженный режимы. Обоснование по их использованию
вконкретных случаях приведено в [2, 4-8].
Впромежуточных каскадах передатчиков данного типа целесообразно использовать недонапряженный режим.
Воконечных и предварительных каскадах усиления радиопередающих устройств с КАМ оптимальным является недонапряженный режим [4, 6-8].
24
Расчет оптимального режима усилительного каскада, выполненного на биполярном транзисторе, может проводиться
сиспользованием следующих методик:
без учета инерционности транзистора;
с учетом его инерционных свойств только во входной цепи [4, 6].
Расчет согласующих цепей выполняется в такой последовательности. Вначале рассчитываются цепи согласования оконечного, затем предоконечного и т.д. каскадов.
В каждом каскаде определяются параметры выходной согласующей цепи, после этого входной.
Методика расчета УМ на полевых транзисторах приведена в [4, 6-8].
Расчетные соотношения для определения параметров и характеристик П-контура и методика его расчета изложена в [5-8]. В [6, 8] приведены также аналитические выражения для расчета согласующей цепи, выполненной в виде высокочастотного трансформатора.
Расчет режимов работы усилителя можно выполнить и с помощью ЭВМ. Для этой цели используются как стандартные программы, так и специально разработанные.
Расчет усилителя мощности в ключевом режиме приведен в [8].
Проектирование вспомогательных цепей сводится к выбору схем питания и расчету параметров этих схем. Для питания цепи коллектора можно применить как последовательную, так и параллельную схему питания [6, 10], причем в транзисторных схемах УМ преимущество имеет параллельная схема питания.
Варианты схем подачи смещения приведены в [6, 7]. Там же приведены и расчетные соотношения.
25
4.3. Электрический расчет схем эталонного автогенератора
4.3.1. Расчет схем кварцевых автогенераторов
Целью электрического расчета является определение параметров колебательной системы АГ, режима работы транзисторов и параметров элементов цепей питания и смещения, при которых обеспечивается заданная частота генерируемых колебаний и наибольшая ее стабильность, а мощность, рассеиваемая кварцевым резонатором (КР), не превышает допустимую.
Общая методика расчета принципиальных схем кварцевых АГ подробно изложена в [6], и включает:
выбор и обоснование схемы;
выбор КР и его параметров;
выбор типа транзистора и режима его работы;
энергетический расчет;
расчет параметров элементов колебательного контура;
расчет элементов цепей питания и смещения.
При выборе схемы кварцевого АГ во многих случаях необходимо обеспечить меры по устранению самовозбуждения вследствие влияния статической емкости С0. При этом с ростом частоты более целесообразно применять простейшие однокаскадные схемы.
Более конкретные соображения по выбору принципиальной схемы кварцевого АГ приведены в [9]. При этом на окончательный выбор схемы АГ могут оказать требования как к долговременной, так и кратковременной нестабильности частоты.
При выборе КР необходимо отдать предпочтение резонатору с наибольшей добротностью и наименьшим динамическим сопротивлением. Выполнение первого требования позволяет повысить стабильность частоты, а
26
второго – обеспечить условия самовозбуждения. Справочные параметры КР приведены в [6, 9].
Во многих случаях в схемах кварцевых АГ необходимо обеспечить и меры по устранению самовозбуждения вследствие влияния статической емкости С0. При этом с увеличением частоты целесообразно применять простейшие однокаскадные схемы.
Выбор транзистора кварцевых АГ осуществляется аналогично тому, как это делается в LС — автогенераторах. При этом чаще всего отдается предпочтение БТ как имеющих значительно большее значение крутизны.
4.3.2.Автогенераторы с использованием ПАВэлементов
Вдиапазоне метровых и дециметровых волн применяются генераторы с колебательными системами на поверхностных акустических волнах, использующие эффект возбуждения поверхностной акустической волны [6, 9]. Акустическая волна возбуждается на поверхности пьезоматериала в результате подачи электромагнитной волны на входной встречно-штыревой преобразователь (ВШП) и распространяется в приповерхностном слое пластины. Эта волна приблизительно в 105 раза короче электромагнитной волны той же частоты. Прием и обратное преобразование упругой волны происходит в выходном встречноштыревом преобразователе. Нижний предел возбуждаемых волн определяется лишь размерами имеющихся кристаллов, а верхний – технологическими возможностями изготовления сверхминиатюрных элементов. Достижения современной физики и технологии ограничивают использование ПАВрезонаторов в диапазоне от 0,02 до 3 ГГц, где они могут конкурировать с другими видами генераторов.
Наибольшая стабильность частоты достигается при использовании ПАВ-резонаторов, которые делятся на одновходовые и двухвходовые [9]. Эквивалентная схема
27
одновходового ПАВ-резонатора практически совпадает со схемой кварцевого резонатора.
Двухвходовый резонатор аналогичен линии задержки. Поэтому схемы на двухвходовых ПАВ-резонаторах аналогичны схемам на линиях задержки. Используются также генераторы и на ПАВ-фильтрах.
ПАВ-генераторы по своим параметрам занимают промежуточное положение между LC — и кварцевыми генераторами и являются удачным к ним дополнением.
28