Реферат: Проектирование модуля АФАР
👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
осковский государственный ордена ленина И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ авиационный институт имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ
МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ
Факультет радиоэлектроники ЛА (№ 4)
На курсовой проект по РАДИОПЕРЕДАЮЩИМ УСТРОЙСТВАМ студенту Суворову Г. В. учебной группы 04-517. Выдано 13 октября 1997 г. Срок защиты проекта 22 декабря 1997 г.
1. Назначение передатчика — передающий модуль;
2. Мощность: P
вых
=0,5 Вт; P
вх
£20 мВт.
3. Диапазон частот: f
вых
=0,5 ГГц; f
вх
=0,25 ГГц.
4. Характеристика сигналов, подлежащих передаче: ЧМ-сигнал.
Руководитель проекта: Е. М. Добычина
На современном этапе развития радиоустройств СВЧ все большее применение находят передающие, приемные и приемопередающие активные фазированные антенные решетки (АФАР), в которых излучатели (или группа излучателей) связаны с отдельным модулем, содержащим активные элементы в виде различного типа генераторных и усилительных каскадов и преобразователей частоты колебаний, а также пассивные умножители частоты.
В передающей АФАР активная часть отдельного модуля, возбуждаемого от общего задающего генератора, фактически имеет функциональную схему, аналогичную схеме усилительно-умножительного СВЧ-тракта радиопередающего устройства, выполненную на генераторах с внешним возбуждением. В качестве активных приборов этих генераторов во многих практических случаях используются полупроводниковые СВЧ-приборы, позволяющие повысить надежность и долговечность модулей АФАР по сравнению с модулями на электровакуумных СВЧ-приборах, при обеспечении средней выходной мощности модуля до десятков и сотен ватт (при использовании схем сложения СВЧ-мощностей) в дециметровом диапазоне и до десяти ватт в сантиметровом диапазоне.
В том случае, когда частота колебаний на выходе модуля в целое число раз больше, чем на его входе, один из генераторных каскадов модуля должен быть умножителем частоты. Функциональная схема передающей АФАР, в модулях которой применены умножители частоты, приведена на рис. 1.
В ведение умножителя частоты в модуль АФАР позволяет на выходе модуля получить колебания с определенной мощностью на тех частотах, на которых полупроводниковый усилитель уже неработоспособен. Сказанное в наибольшей степени относится к мощным усилителям на транзисторах, предельные рабочие частоты которых в настоящее время не превышают 6-7 ГГц. Поэтому малогабаритные модули АФАР дециметрового диапазона волн на полупроводниковых приборах, построенные на основе транзисторного усилителя мощности и последующего умножителя частоты, имеют генераторную часть.
Обычно при проектировании генераторной части модуля АФАР с умножением частоты бывают заданы P
вых
, f
вых
, f
вх
, а также значение P
вх
. В результате проектирования определяется число умножительных и усилительных каскадов в генераторной части модуля, типы активных приборов и электрических схем, используемые в каскадах, значения параметров режима активных приборов и элементов схем каскадов, а также вид конструктивного выполнения каскадов.
Структурная схема модуля АФАР представлена на рис. 2.
Имея заданную выходную мощность P
вых
, зададимся контурными КПД согласующих цепей (СЦ1, СЦ2, СЦ3) (η к СЦ1
= η к СЦ2
= η к СЦ3
= η к СЦ
= 0,9) и найдем мощность на выходе умножителя частоты:
З ная выходную мощность умножителя частоты, коэффициент умножения и входную частоту, с помощью программы MULTIPLY, разработанной на каф. 406, выберем транзистор и рассчитаем его режим работы (результаты этих расчетов даны в п. 4.1.1.). В числе прочих результатов программа выдает коэффициент усиления по мощности K
УЧ
=9,958, используя который, мы вычисляем мощность на входе умножителя частоты, совпадающую, разумеется с мощностью на выходе СЦ2 ( P
вых СЦ2
):
Поскольку, как упоминалось выше, мы задали контурный КПД согласующих цепей равным η к СЦ
= 0,9, то мощность на входе СЦ2 P
вх СЦ2
, равная мощности на выходе усилителя мощности P
вых УМ
, равна:
Теперь, зная мощность на выходе усилителя мощности ( P
вых УМ
) и зная его рабочую частоту f
=0,25 ГГц, с помощью программы PAMP1, также разработанной на каф. 406, выбираем активный прибор (транзистор) и рассчитываем его режим работы для СВЧ усилителя мощности (результаты этих расчетов приведены в п. 4.2.1.). Полученный в ходе расчетов коэффициент усиления K
УМ
позволяет найти мощность на входе усилителя, тождественно равную мощности на выходе входной согласующей цепи СЦ1:
Поскольку мы задали контурный КПД согласующих цепей равным η к СЦ
= 0,9, то мощность на входе СЦ1 P
вх СЦ1
равна:
что меньше 20 мВт, ограничивающих по заданию входную мощность сверху.
Рассматриваемая методика может быть использована для расчета режима мощного транзистора усилителя, работающего на частотах порядка сотен мегагерц, и позволяет получить параметры режима, достаточно близкие к экспериментальным. На значениях частоты 1… 3 ГГц погрешность расчета возрастает из-за использования упрощенной эквивалентной схемы транзистора и недостаточной точности при определении ее параметров. В диапазоне частот выше 3 ГГц эти недостатки проявляются еще более резко. На режим начинает оказывать сильное влияние даже сравнительно небольшой разброс значений индуктивностей выводов и емкостей корпуса, а также многочисленные паразитные связи в конструкции транзистора. Эти обстоятельства ограничивают верхний частотный предел применимости рассматриваемой методики.
В методике расчета используется эквивалентная схема, дополненная некоторыми элементами, существенными для диапазона СВЧ.
Параметры эквивалентной схемы транзистора зависят от протекающих токов и приложенных напряжений. Однако обычно считают, что в выбранном режиме транзистора параметры схемы будут постоянными в пределах каждой области работы: рабочей области ( К —
замкнут) и области отсечки ( К
— разомкнут). Параметры эквивалентной схемы приводятся в справочных данных, а наименования их даны в разделе «Обозначения» пособия [1]. Некоторые параметры, которые отсутствуют в справочниках, можно оценить по формулам:
С
д
= С
э
+ С
диф
; С
к
= С
ка
+ С
кп
;
; τ к
= r
б
С
ка
; ; ; ; .
При усреднении S
п
ток i
к
рекомендуется принять равным половине высоты импульса коллекторного тока i
к max
или амплитуде его первой гармоники, которая в типичных режимах близка к 0,5 i
к max
. Емкость С
к
определяют при выбранном напряжении U
к0
. На частотах сопротивление r
слабо шунтирует емкости и им можно пренебречь. Неравенство определяет нижнюю частотную границу проводимого анализа. При расчете принимают, что в диапазоне СВЧ входной ток мощных транзисторов оказывается близким к гармоническому за счет подавления высших гармоник индуктивностью входного электрода. Форма коллекторного напряжения принимается гармонической. Поэтому далее будем полагать, что входной ток и коллекторное напряжение не содержат высших гармоник и эквивалентный генератор тока S
п
( U
п
- U'
) нагружен на диссипативное сопротивление. Расчет производим для граничного режима работы транзистора.
Эквивалентная схема усилителя ОЭ для токов и напряжений первой гармоники показана на рис. 3. В схеме ОЭ при диссипативной нагрузке будут отрицательные обратные связи через L
э
и .
Рис. 3. Эквивалентная схема усилителя ОЭ для токов и напряжений первой гармоники
Для обеспечения устойчивого режима применяют специальные меры, например, включение r
доп
в цепь эмиттера или нейтрализацию L
б
включением емкости в базовую цепь. Можно использовать выходное сопротивление моста делителя, если усилитель построен по балансной схеме. Сопротивление r
вх1
с ростом мощности уменьшается (до долей ом), x
вх1
вблизи верхней частотной границы имеет индуктивный характер из-за L
б
и L
э
и значительно больше r
вх1
. Коэффициент усиления обратно пропорционален квадрату частоты. Поэтому, если известно из справочных данных, что транзистор на частоте f '
имеет коэффициент усиления , то на некоторой, более низкой рабочей частоте f
, его коэффициент усиления можно оценить примерно как , т. е. если , то K
р
будет в четыре раза больше . В схеме ОЭ при верхняя рабочая частота f
в
не превышает f
гр
.
Тип транзистора выбирают по заданной выходной мощности P
вых1
на рабочей частоте f
, определяют схему включения транзистора, пользуясь справочными данными транзистора. Часто схема включения транзистора определяется его конструкцией, в которой с корпусом соединяется один из электродов (эмиттер, база). При выборе типа транзистора можно ориентироваться на данные экспериментального типового режима. Рекомендуется использовать СВЧ-транзисторы на мощность не менее , указанной в справочнике. Сильное недоиспользование транзистора приводит к снижению его усилительных свойств. Интервал частот f
в
… f
н
включает и для схемы ОЭ. Применение транзистора, имеющего f
н
выше рабочей, позволяет получить более высокое усиление, но при этом увеличивается вероятность самовозбуждения усилителя и понижается его надежность.
Схема ОБ характерна для транзисторов, работающих на f
>1 ГГц. Транзисторы, имеющие два вывода эмиттера (для уменьшения L
э
), следует включать по схеме ОЭ. Для оценки параметров эквивалентной схемы можно использовать следующие данные: нГн (для OЭ L
общ
= L
э
), L
к
и входного вывода — в несколько раз больше. , , . Параметр h
21э
в расчетах не критичен, для приборов на основе кремния, , где P
вых1
и U
к0
соответствуют рабочему режиму (например, экспериментальные данные). Если требуемая мощность P
вых1
близка к той, которую может отдать транзистор, то U
к0
берется стандартным. При недоиспользовании транзистора по мощности целесообразно снижать U
к0
, для повышения надежности. Например, если требуемая P
вых1
на 30-40% меньше (мощности в типовом режиме), то U
к0
можно уменьшить на 20-30% по сравнению со стандартным. Однако при снижении U
к0
вдвое по сравнению со стандартным частота f
гр
уменьшается на 5… 15%, а емкость С
к
увеличивается на 20... 25%.
Напряжение смещения U
б0
часто выбирается нулевым. При этом угол отсечки будет близок к 80… 90°, при котором соотношение между P
вых1
, η э
, K
р
близко к оптимальному. Кроме того, в этом случае отсутствует цепь смещения, что упрощает схему усилителя и не требует затрат мощности на осуществление смещения. В отношении S
гр
надо иметь в виду, что перед расчетом ее следует уточнить, используя условие
(для схемы ОЭ — 0,7; для схемы ОБ — 0,8).
При этом P
вых1
и U
к0
берутся для выбранного транзистора. При невыполнении этого условия можно несколько увеличить S
гр
(на 10… 15%).
Предлагаемая методика расчета исходит не из P
вых1
, а из мощности Р
г
, развиваемой эквивалентным генератором тока i
г
. Мощность Р
г
в схеме ОЭ следует взять на 10 20% меньше, чем требуемая P
вых1
, которая имеет приращение из-за прямого прохождения части входной мощности. На f>f
rp
в схеме ОБ Р
г
берется на 25... 50% выше P
вых1
, на fРеферат: Проектирование модуля АФАР
Курсовая работа: Правила и ошибки по отношению к аргументам. Скачать бесплатно и без регистрации
Особенности Нарушения Сознания При Травме Головы Реферат
Реферат: The Roots Of Blues Music Essay Research
Реферат: Информатика сегодня. Скачать бесплатно и без регистрации
Новизна В Диссертации Пример
Практическое Применение Работы
Реферат по теме Этиология и патогенез пародонтита
Реферат: Книга "Государь. Рассуждения о первой декаде Тита Ливия" Никколо Макиавелли
Использование Вихревых Токов В Технике Реферат
Курсовая работа по теме Анализ финансово-хозяйственного состояния ОАО "Ульяновскэнерго"
Реферат: Застосування фітнес технології для підвищення рухової активності та фізичної підготовленості підлітків
Сочинение: Черты классицизма и реализма в комедии А. С. Грибоедова Горе от ума
Пути Эвакуации Реферат
Реферат: Культура России в XIX - начале XX века
Годовая Контрольная Работа По Технологии
Курсовая работа по теме Инфляция, инфляция и антиинфляционная политика в РФ
Реферат: Ахияр Хаким
Реферат по теме Религия Древнего Китая. Конфуций и его учение
Дипломная работа по теме Правовые проблемы налогового контроля в Российской Федерации
Микробиология П В Циклинская Реферат
Реферат: Общественное мнение в коллективе
Реферат: Ах, эти странные англичане!
Реферат: Тревога, связанная с размерами мужского члена