Файл: Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 190
Скачиваний: 1
теля частоты как при параллельном включении варактора, так и при последовательном.
В соответствии с намеченным планом предлагается сле дующая методика расчета умножителя частоты при задан ных параметрах варактора.
1.Согласно (5.22) задаемся оптимиальными углами отсечки В для режимов А, В и С. Расчеты следует про водить для каждого из этих режимов. В итоге выбирается тот режим, который обеспечивает наилучшие энергетические показатели. Если одному из этих трех режимов нельзя от дать явного предпочтения, то при N > 5 целесообразно провести дополнительный расчет для угла отсечки G, зна чение которого в соответствии с условием (5.20) лежит меж ду значениями в , которыми характеризуются два примерно равноценных режима А, В или С.
2.По формуле (5.3) определяем усредненную емкость
закрытого варактора Св . Если умножитель рассчитывается на работу при постоянном уровне мощности, то в (5.3) вме
сто м м а к с подставляем ыд > так как при максимальном ис пользовании варактора по напряжению сопротивление Яяз (см.рис. 5.11) принимает наименьшее значение. В случае работы умножителя в диапазоне мощностей необходимо за
даться |
средним значением |
м м а к с |
< |
ыд , |
исходя из зависи |
||
мости |
Р ~ Ы 2 м а к с - |
|
|
|
|
|
|
3. При дальнейших расчетах задаемся различными зна |
|||||||
чениями |
дополнительной |
емкости |
С д |
или емкости |
С == |
||
= С д |
+ |
С„. Результаты расчетов |
целесообразно представ |
||||
лять как зависимости от отношения |
С/С„. Оптимальное от |
||||||
ношение |
С1Си для кажого |
из оптимальных режимов |
опре |
||||
деляем по наилучшим энергетическим показателям. Здесь, однако, надо учитывать влияние паразитной индуктивности
выводов |
варактора |
L B , ограничивающее сверху |
область |
|||
возможных значений С/С„. Из (5.16) и (5.25) |
при |
подста |
||||
новке С д |
= С — Си |
определяем |
максимально |
допустимое |
||
отношение С/Св : |
|
|
|
|
|
|
|
( с / с . ) . , . - " |
3 |
. |
|
р . * » |
|
Если условие (5.46) не удовлетворяется даже при С/Сн = 1, то использование дополнительной емкости исключается.
4. По формулам (5.24), (5.31), (5.37), (5.39), (5.41) с уче
том (5.21) и (5.36) вычисляем R R , R R ' , A R X |
и &RN- С помощью |
(5.44) определяем R A O U T и, подставляя |
найденные раньше |
величины в (5.43), рассчитываем к. п. д. варактора ц как функцию отношения С/Св в каждом из оптимальных режи мов. Для каждого режима, используя (5.42), (5.28) и (5.45),
строим |
зависимости |
Р в х м а к о |
или |
Р н м а к 0 |
от |
отношения |
||||||
С/Св При УСЛОВИИ ЫМакс = "д- МОЩНОСТЬ |
Р в х |
м а к |
с |
МОЖНО |
||||||||
приближенно оценивать по формуле (5.29). |
|
|
|
|
|
|||||||
5. |
По полученным зависимостям г\(С/Съ), |
Рт |
м |
а к о |
(С/Св ) |
|||||||
и Р н |
м а к с |
(С/Св ) отмечаем наилучший из результатов, |
кото |
|||||||||
рый |
|
соответствует |
наибольшему |
значению |
ц |
и |
наибо |
|||||
лее |
близким к заданным значениям Рш м а к 0 |
или Р н |
м а к с . |
|||||||||
Целесообразность |
|
выполнения |
условий |
Р в |
х « |
Р п |
х м а к с |
|||||
или |
Р н |
~^нмакс |
поясняется |
в п. |
2. В итоге, с учетом за |
|||||||
мечаний |
п.п. 1 и |
3 выбираем |
один из оптимальных |
режи |
||||||||
мов, характеризующийся определенной величиной в , и находим интервал в области допустимых значений отно шения С/Св , в котором энергетические показатели умно
жителя частоты близки к наилучшим. Проверяем |
условие |
||||
Р р ^ |
Р р д и отбрасываем те результаты, |
которые |
не удов |
||
летворяют этому условию. По формулам |
(5.40) |
и (5.21) вы |
|||
числяем оптимальное значение сопротивления |
автосмеще |
||||
ния |
R0. |
|
|
|
|
6. По формулам (5.11), |
(5.25) и (5.26) |
при |
ограничении |
||
(5.46) вычисляем значения |
усредненных |
по первой и N-й |
|||
гармоникам импедансов обобщенного варактора, причем
сопротивление RN полагаем равным Rn о п т |
- f A R N . |
7. Используя формулы (5.12)—(5.15), |
(5.17), (5.18) и |
формулы приложения 5.1, рассчитываем элементы колеба тельной системы умножителя частоты при параллельном или последовательном включении варактора. При выборе более целесообразной схемы надо принимать во внимание значение отношения С/Св.
Если С/Св > 2 , то в соответствии с критерием (5.6) более предпочтительно последовательное включение варак тора. Параллельное включение варактора целесообразно при С/Сп < 2.
8.Для расчета цепей согласования умножителя частоты
сгенератором и нагрузкой необходимо, исходя из найден
ных величин RH и Rx + ARlt пересчитать эти сопротив ления к месту подключения согласующих цепей. Так как добротность реактивных элементов варакторного умножи теля частоты с учетом демпфирующего влияния нагрузки и активных сопротивлений, отображающих потери в варакторе, обычно заметно бэльше единицы, пересчитывать со противления Rn и R1 + AR1 можно по приближенным фор-
мулам. Например, усредненная по первой гармонике про
водимость |
G\ + A G b |
пересчитанная параллельно |
варак- |
тору, при |
условии RL |
- f Дг?х <^ 1/(оСх равна GL -4- AG, = |
|
= (R, + ДЯЖшС,)8 . |
|
|
|
Зная проводимость GL -f- AGX, можно вычислить последо |
|||
вательное |
с L u x входное сопротивление /?в х схемы, |
приве |
|
денной на рис. 5.3, а (или на рис. 5.7, а), которое при усло вии Gx + AG! < со(С, + Сн ) равно
Для схемы на рис. 5.3, б или на рис. 5.7, б входное со противление Rex, пересчитанное параллельно емкости С д ', в пренебрежении влиянием на первой гармонике емко сти С,,' равно
І и Ч ^ С . - С д ) - ! ] » |
[шІ.'.СІ-Сд/С^-І/юС!]2 |
(5.48) |
|
#вх = |
= |
. |
|
где С х — С д — емкость |
варактора, усредненная по |
первой |
|
гармонике. |
|
|
|
Аналогичные расчетные |
формулы можно привести и |
||
для выходной цепи умножителя частоты. Найденное рань ше сопротивление нагрузки по Л/-й гармонике Ra — это сопротивление, которое изображено на рис. 5.3, а, так как можно пренебречь ответвлением тока Л^-й гармоники во входную цепь. В свою очередь, для расчета сопротивления
RH' |
в схеме |
на |
рис. 5.3, б (и |
соответственно |
в схеме на |
рис. |
5.7, б) |
сначала находим |
эквивалентную |
проводимость |
|
GH , пересчитанную параллельно варактору, которая при |
|||||
условии RH |
< |
l/NuyCN равна G„ = Ra(N(aCN)2. |
Учитывая, |
||
что емкость варактора, усредненная по Л/-й гармонике, равна См — Сд , и пренебрегая ответвлением тока Л/-й гар моники в.схеме на рис. 5.3, б (и на рис. 5.7, б) во входную цепь, в результате пересчета проводимости G„ к точкам включения емкости Са' при условии Gh^1/N(X>(CM — Сд) получаем
«5.49,
299
|
|
|
|
|
|
|
|
5.7.1. |
Пример |
расчета |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Исходные |
данные. |
Учетверитель |
часгош |
|
(/V = |
4) |
при |
входной |
|||||||||||||||||
частоте |
f= |
320 |
МГц |
на варакторе типа 1А403А. Параметры ва |
||||||||||||||||||||||
рактора |
[46, |
|
52]: |
С „ = |
0,32 |
пФ |
при |
и 0 = 2 0 |
|
В, |
ср0 = |
0,5 |
В, |
v = |
||||||||||||
= |
1/3, |
Rs3 |
= |
4 |
Ом; / ? 8 0 |
= |
0,5 |
|
Ом, |
Тв = |
0,17 |
не, |
Т0 |
= |
50 |
не, |
||||||||||
и д = |
50 |
В, |
|
Р р д |
= |
400 |
мВт, L B |
— 2 нГ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
По |
формуле |
(5.3) |
определяем |
усредненную |
емкость |
варактора |
|||||||||||||||||||
в |
запертом |
состоянии: |
С в = |
0,35 |
пФ. |
|
|
|
углами отсечки |
в: |
||||||||||||||||
|
1. Согласно (5.22) |
задаемся |
|
оптимальными |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
п = 3, |
в = |
Зл/4 |
|
для |
режима |
«А»; |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
п — 2, |
в = |
я / 2 |
|
|
ДЛЯ |
режима |
«В»; |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
п = 1, |
в = |
я/4 |
|
|
ДЛЯ |
режима |
«С». |
|
|
|
|
|
||||||||
|
2. Из (5.46) определяем максимально допустимую дополни |
|||||||||||||||||||||||||
тельную |
|
емкость |
С д |
м а |
к с |
= |
Смаке — |
Св: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
С д |
макс = 6,4 пф, СМ аке = 6,75 пф для режима |
«А»; |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
Сд макс = |
1,9 пф, С м а к |
с |
= 2,25пф для режима |
«В»; |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
С д м а к с ^ О ^ пф, С м |
а к |
с |
= 0,75 пф для режима «С». |
|
|
|||||||||||||||||||
|
3. По формуле (5.29) оцениваем максимальную входную мощ |
|||||||||||||||||||||||||
ность |
в режимах |
«А», «В» и «С» при «М акс = |
«д н С = |
Смаке-' |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
^вх макс ~ PN |
макс = |
ПО мВт для |
режима |
«А» |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
Рвх макс ~PN |
|
макс =170 мВт |
для |
режима |
«В» |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
fax макс ~PN |
|
макс = |
|
260 мВт |
для |
(.-ежима |
«С» |
|
|
|
||||||||||||
|
Видим, что при переходе от режима «А» к режиму |
«В» и от ре |
||||||||||||||||||||||||
жима |
«В» к режиму «С» значение |
максимальной |
входной |
мощности |
||||||||||||||||||||||
возрастает. Причем максимальная входная мощность даже в ре
жиме |
«С» заметно меньше допустимой |
мощности рассеяния Р р д |
= |
= 400 |
мВт. С целью более полного |
использования варактора |
по |
мощности выбираем в качестве оптимального режим «С». Однако окончательное решение может быть принято лишь после сопостав
ления |
режимов по к. п. д. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
4. |
Режим «С» сравним |
с соседним |
режимом «В». В первом слу |
||||||||||
чае в соответствии с (5.46) |
выберем С/Св = |
2, |
во втором |
случае — |
|||||||||
С / С в = 5 . |
По формулам (5.31) |
(5.37), |
(5.36), |
(5.39), |
(5.21), (5.24), |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
5.1 |
||
|
|
|
з - |
s |
2 |
2 |
|
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
О |
б |
о |
5 |
я |
|
|
||||
Режим |
|
о |
о |
о |
О |
2; |
|
г? |
|||||
|
н |
£. |
й |
|
|
о |
о |
"и я |
|||||
|
|
|
за |
<: |
|
<] |
< |
и |
- L |
|
|||
|
|
|
аг |
|
|
|
|
|
|
at О |
|
||
«С» |
|
0,55 |
0,63 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(С/Св = 2) |
1,25 |
2,5 |
0,52 |
2,32 |
3,13 21,5 |
18,0 |
25,2 |
55 |
|||||
«В» |
|
0,33 |
0,33 |
|
|
0,58 |
1,91 |
1,33 12,1 |
|
|
|
||
(С/С„ = |
5) |
1,0 |
1,0 |
10,2 |
10,2 |
54 |
|||||||
