в,2,См 0,015

0,005

-е,оо5

0,015 -0,025

0,8 1,1 f.rrn

-0,05 -0,15 -B,Z5 -0.35

V,5 0,8 1,1 /.ГГц S)

Рис. 2.6. Частотные зависимости Biz, Bzi транзистора КТ911Б

0.Э 0.8

0.6 .Л/=0,5ГГц

03 1.0 1,1 r,Z T,3 1,4 IL, В a)

Рис. 2.7. Зависимости Ky=F(VN)

ОД 10 1,1 1.г w u ,B 6).

Таблица 2.Y

Параметры ЭСТ транзисторов КТ911Б и(КТ904А

Окончание табл. 2.1

ния Ку транзисторов КТ911Б и КТ904А -на рис. 2.7,а, б. При вычислениях были использованы параметры ЭСТ из табл. 2.1.

2.2. РАСЧЕТ ГЕНЕРАТОРНЫХ ПАРАМЕТРОВ СВЧ ТРАНЗИСТОРОВ В СХЕМАХ УСИЛИТЕЛЕЙ МОЩНОСТИ

Одним из этапов проектирования АУМ, как указывалось в гл. 1, является определение параметров синтезируемой схемы. Расчет частотных характеристик АУМ может быть сведен к вычислению параметров усилителя мощности с известными полными сопротивлениями нагрузки и генератора возбуждения. Ниже излагается методика расчета энергетических параметров Рнь Кр, Ро, ц транзистора в схеме усилителя мощности (УМ) при известных величинах элементов СТЦ1, СТЦ2 и полных сопротивлений Zr и Za (см. рис. 1.2). Цепь возбуждения нагрузки образуют соответственно СТЦ1 совместно с Zr и СТЦ2 совместно с Za. Для проведения расчетов в рассматриваемом случае УМ можно представить в виде эквивалентной схемы, показанной на рис. 2.8. Здесь возбуждающая цепь заменена генератором тока / с внутренней проводимостью l r=(Zr)~*, цепь нагрузки - проводимостью Y i=(Z i)-. С помощью данной эквивалентной схемы можно рассчитать на заданной частоте энергетические параметры УМ при выбранных значениях напряжений, определяющих режим работы транзистора и мощность возбуждения Рв. Величина Рв зависит от угла отсечки 0н, который согласно (2.13) при заданных величинах Ео и Ео однозначно определяется амплитудой напряжения на входе НЧС U. Мощность возбуждения является неявной функцией от t/jv, поэтому для определения t/jv, при котором вычисленная по (2.34) мощность возбуждения Рв{ик) равна требуемой величине Рв, необходимо решить уравнение

АРЛС/л) = Рв-Рв(ад = 0. (2.29)

Для решения (2.29) удобно воспользоваться методом линейной интерполяции [27], задав в качестве исходных данных значения Um и Uif2, при которых функция APb{Un) имеет различные знаки. Применяя метод линейной интерполяции, а соответственно и вычисляя текущие значения Рв(), можно найти решение уравнения (2.29) с наперед заданной точностью АРв. Одновременно можно определить все энергетические параметры (Рнь Ц, Кр, Ро), для установления функциональной зависимости которых от Un воспользуемся обобщенным методом узловых напряжений и эквивалентной схемой УМ с ОЭ (рис. 2.8). Элементы искомой матрицы проводимости УМ q связаны с элементами матрицы ЭСТ q следующими соотношениями:

и-Чп + Уг, Чъъ = Чьь + Уш (2.30)

при остальных комбинациях индексов. Если заданы величины Уг и Унь и известна матрица q, то можно легко определить все энергетические параметры УМ. При расчетах следует учитывать, что, в силу принятой в [24] аппроксимации импульса тока коллектора отрезком косинусоиды, метод гармонического анализа применим для расчета параметров СВЧ мощных транзисторов только в недонапряженном и критическом

режимах. Для контроля напряженности режима при расчетах можо использовать известное из теории генераторов условие работы в перенапряженном режиме:

E -U3i<Eo. (2.31)

где Us4 - амплитуда напряжения на выходе нелинейной части схемы; ко - остаточное напряжение; - напряжение коллекторного питания.

В алгоритме расчета У-параметров принималась во внимание нелинейность за счет отсечки коллекторного тока. Точность расчетов можно увеличить, если при вычислениях учесть еще один из основных нелинейных механизмов - эффект падения усилительных свойств транзистора при больших токах коллектора (токовая нелинейность). Количественной характеристикой нелинейности этого типа является критический ток коллектора /кр. Для учета токовой нелинейности необходимо ввести за-

-<н:

Рис. 2.8. Эквивалентная схема УМ на частоте первой гармоники

висимость эффективной граничной частоты /т1 от первой гармоники тока коллектора [28]:

/n = /x/[l+0.4(/W4p)*]. (2.32)

Таким образом, при учете токовой нелинейности энергетические параметры УМ необходимо определять с помощью метода последовательных приближений, при этом алгоритм расчета содержит следующую последовательность вычислений.

1. Задаются параметры ЭСТ, включая-частоту /т, величины £о, t/ivi, n2, f, Ун1, Уг, /кр, и абсолютная погрешность вычисления эффективной граничной частоты Д/т.

2. Величине Ur присваивается значение Um.

3. По методике, изложенной в § 2.1, находятся У-параметры ЭСТ.

4. Вычисляется входная проводимость УМ:

1 = -11-2 21/(2 + Уш)- (2.33)

5. Определяются элементы матриц проводимости УМ д во (2.30).

6. Вычисляется матрица Q, обратная q.

7. Методом узловых напряжений определяется модуль напряжения на входе Ui и на выходе усилителя мощности: