7.6. Особенности проектирования промежуточных каскадов

Исходным для проектирования предыдущего (t-1)-го каскада является кюлебагелшая мощность Pi г-ь рав»ная мощности Рвх I я Рвх г, необходимой ДЛЯ возбуждения последующего 1-го каскада с поправкой на КПД согласующей межкаскадной ценя связи Tic ц.

Ри-1 = ~-Psxi. (7.67)

Мс ц

где КПД находится обычно в пределах г]о H = 0,5-f-0,95.

Проектирование предоконечного и остальных предварителыных каскадов ведется, как пра1В1ило, цри напряжении коллекторного питания, меньшем напряжения Гк выходного каскада или равным ему.

Если в выходном каскаде используют т однотипных генераторов, соответственно предоконечный каскад проектируется на мощность, в пг раз большую, чем требуется для возбуждения одного генератора Кроме того, необходимо учесть КПД делителя мощности, включаемото между предоконечным и выходным каскадами.

Если ib выходном каскаде используется большое число однотипных генераторов, целесообразно и в предокюнечяюм каскаде использовать такой же типовой rehcparqp

В выходном каскаде цри использовании большого числа однотипных генераторов системы деления и сложения мощностей выполняются по мостовым схемам Этим самым существенно повышается надежность работы оконечного каскада, поскольку выход из строя одного или нескольких генераторов мало оказывается на работе остальных и при этом незначительно снижается выходная мощность. В этом плане значительно повышаются требования к надежности предоконечного и пред1варителшых каскадов, поскольку здесь выход одного из каскадов ведет к выходу из строя всего передатчика. Поэтому цря построении этих каскадов необходимо обеспечить значительный запас надежности, в частности, максимальные значения токов и напряжений должны быть в полтора - два раза меньше предельно допустимых. Здесь целесообразно применять более мощные транзисторы, несмотря на увеличение стоимости и габаритов.

В каскадах с широкодиапазонной нагрузкой в качестве согласующих устройств используют трансформаторы на отрезках длинных линий (1см. гл. 3). Коэффициент трансформации у таких трансформаторов обычно дискретный v = 1, 2, 3, 4 .. (по напряжению, току) и во многих случаях бывает сразу оговорен по тем или иным KOfflCTipyiKTHBHbiM соображениям. В частности, в каскадах с широкодиапазонной апериодической нашруэкой первоначально проектируется межкаокадная цепь связи на заданный диапа-

зон частот и затем определяется оптимальная величина коэффициента трансформации [7.9; 7.10; 7.11].

В этих случаях проектирование предоконечного и предварительных каскадов ведется не только на заданную мощность Л1-1 = Рвх г/г]сц, но и на заданное сопротивление ноллектарной нагрузки Rrx-i транзистора (i-1)-го каскада.

Порядок проектирования при работе транзистора в критическом (недонапряженном) режиме следующий:

2. Амплитуда первой гармоники /кь постоянная составляющая /к9 и максимальная величина /к.макс коллекторного тока соответственно:

/r1 ~ }2Pi/R; /„0 = " /Kli накс = - < 1к доп. (7.69)

«1 Ф) «о (б)

3. Напряжение коллекторного питания

нас/к накс,

(7.70)

где знак «>» - для недонапряженного режима, знак « = > - для критического режима.

4. Максимальное напряжение на коллекторе

к„ако = К + /к</кдоп- (7-71)

5. Значения Ро, Ц, Ррасс, входная цепь и цепь смещения рассчитываются, как в § 7.4.

Порядок проектирования при работе транзистора в ключевом режиме:

1. Амплитуда напряжения на коллекторе (см. рис. 7.76)

U,=Y2P;r:. (7.72)

2. Максимальная величина коллекторного тока

и ыакс = 2UJR„ < /к доп. (7.73)

3. Напряжение коллекторного питания

= f/н + •наск накс. (7.74)

4. Максимальное напряжение на коллекторе

к«акс=£к+/„</кдоп (7.75)

5. Значения Ро, т], Ррасс, входная цепь и цепь смещения рассчитываются, как в § 7.5.

7.7. Особенности проектирования генераторов при коллекторной амплитудной модуляции

Известно несколько способов амплитудной модуляции. К ним относятся: коллекторная, базовая, эмиттерная амплитудная модуляция; амплитудная модуляция изменением связи гене-

ратора с нагрузкой (АМС), а также модуляция изменением амплитуды возбуждения (усиление AM колебаний).

При коллекторной AM транзистор может работать в высоко эффективном (ключевом или перенапряженном, критическом) режиме, т. е. модуляция осуществляется при сохранении высокого КПД коллекторной цепи ВЧ генератора. При этом обеспечивается высокая линейность, особенно при введении подмодуляции в предварительные каскады. При базовой и эмиттерной AM транзистор может работать только в недонапряженном режиме, т. е. при низком КПД коллекторной цепи генератора. Эмиттерная и особенно базовая модуляция сопровождается значительно большими нелинейными искажениями. Кроме того, эмиттерная и базовая модуляция осуществляется путем введения запирающего смещения на эмиттерный переход транзистора. Это, в свою очередь, вызывает опасность пробоя эмиттерного перехода. Главным преимуществам эмиттерной и особенно базовой AM является существенно меньший по мощности модулятор.

Из-за низких энергетических показателей коллекторной цепа ВЧ генератора и значительных нелинейных искажений режим усиления амплитудно-модулированных колебаний используется редко. Исключение составляют каскады телевизионных передатчиков изображения (см. гл. 10). Амплитудная модуляция изменением связи с нагрузкой (АМС) пока не находит широкого применения на практике.

В авязи с этим в настоящее время используется, главным- образом, коллекторная AM в оконечном каскаде. Для обеспечения высокой линейности модуляционной характеристики /«1 от Як для сохранения высокого КПД коллекторной цепи, а также для уменьшения паразитной фазовой модуляции вводят подмодуляцию (также коллекторную) в один или несколько предварительных каскадов передатчика. Введение подмодуляции в предоконечной каскаде может быть вызвано еще одним обстоятельством. При низких коэффициентах усиления по мощности транзистора, а также если в выходном каскаде используется большое число однотипных генераторов, предварительный каскад должен будет обеспечивать значительную колебательную мощность. Обычно напряжение коллекторного питания для него берется таким же, как для выходного каскада. Однако в случае коллекторной модуляции в выходном каскаде напряжение коллекторного питания предоконечного каскада будет сравнительно низким (равным напряжению коллекторного питания Якт выходного каскада в телефонной точке). При таком напряжении коллекторного питания транзистор предоконечного каскада может не развить необходимую колебательную мощность. Введение коллекторной подмодуляции (увеличение мгновенного напряжения на коллекторе при максимальной мощности) позволяет исключить эти затруднения.

Главная особенность проектирования ВЧ генератора при коллекторной AM состоит в том, что транзистор, в отличие от лампы, не допускает даже кратковременного превышения допустимо-