 |
Расчет Структурной схемы модуля АФАР
|
|
|
|
Проектирование модуля АФАР
осковский государственный ордена ленина И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ
авиационный институт имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ
(технический университет)
факультет радиоэлектроники ла
Кафедра 406
расчетно-пояснительная записка
к курсовому проекту по дисциплине
«радиопередающие устройства»
Выполнил: Г. В. СУВОРОВ,
гр. 04-517
Преподаватель: е. м. добычина
москва
1997
МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ
АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ
Факультет радиоэлектроники ЛА (№ 4)
Кафедра 406
ЗАДАНИЕ № 24
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.
Тема проекта:
Модуль АФАР
Исходные данные:
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.
5. Место установки — борт ЛА.
6. R напр=50 Ом.
Руководитель проекта: Е. М. Добычина
СОДЕРЖАНИЕ
Введение.................................................................... 4
Расчет Структурной схемы модуля АФАР.................................5
Методики расчета каскадов модуля..................................... 6
Методика расчета режима транзистора мощного СВЧ усилителя мощности...........6
Методика расчета режима транзистора мощного СВЧ умножителя частоты.......... 11
Результаты расчетов...................................................... 14
Расчет усилителя мощности...................................................14
Расчет режима работы активного прибора (транзистора)............................... 14
|
|
|
Расчет элементов принципиальной схемы усилителя мощности.......................... 15
Расчет умножителя частоты.................................................. 16
Расчет режима работы активного прибора (транзистора)............................... 16
Расчет элементов принципиальной схемы умножителя частоты.......................... 17
Расчет согласующих цепей................................................... 19
Расчет входной согласующей Г-цепи.............................................19
Расчет межкаскадной согласующей Г-цепи.........................................19
Расчет выходной согласующей П-цепи............................................20
Конструкция модуля АФАР................................................ 21
Выбор элементной базы......................................................21
Выбор типоразмера печатной платы........................................... 22
Технология изготовления печатной платы...................................... 22
Конструкция корпуса модуля АФАР........................................... 23
Приложение 1
Литература
Введение
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.
расчет Структурной схемы модуля АФАР
Структурная схема модуля АФАР представлена на рис. 2.
Имея заданную выходную мощность P вых, зададимся контурными КПД согласующих цепей (СЦ1, СЦ2, СЦ3) (ηк СЦ1 = ηк СЦ2 = ηк СЦ3 = ηк 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 ηк 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 ηк СЦ = 0,9, то мощность на входе СЦ1 P вх СЦ1 равна:
,
что меньше 20 мВт, ограничивающих по заданию входную мощность сверху.
|
|
|
