Из данных к рис. 1.1 запишем физические параметры микрополосковых линий выходной цепи (L6, L7) усилителя мощности:
L6– (37,0 х 4,0) мм.
Толщина материала 1,66 мм.
Проницаемость ε = 2,74.
2. Переход от физических параметров к электрическим характеристикам
Воспользуемся пакетом программ Microwave Office. При помощи калькулятора установим физические параметры микрополосковой линии и рабочую частоту 860 МГц. В результате получим синтез электрических характеристик микрополосковой линии L6(рис. 5.1).
Рис. 5.1 Переход от физических к электрическим характеристикам микрополоска L6
По заданным физическим параметрам микрополосковых линий входной цепи усилителя мощности L7– (13,0 х 4,0) мм с помощью пакета программ Microwave Office нетрудно найти электрические характеристики L7. В данном случае воспользуемся результатами расчета L2 (рис. 2.2), так как микрополосковые линии L2и L7имеют одинаковые физические параметры.
3. Определение параметров линейной модели выходного сопротивления транзистора
Нагрузкой выходной цепи усилителя мощности служит выходное сопротивление транзистора UTV020на частоте 562 МГц, которое можно определить по графикам рис. 5.2:
Рис. 5.2 Зависимость выходного комплексного сопротивления транзистора от частоты
Параметры линейной модели входного сопротивления транзистора:
R = 0,8 Ом, Xc = 20,9 Ом, пФ, (5.1)
где f = 562 МГц.
4. Создание визуальной модели выходной цепи согласования, объединенной с моделью транзистора.
С помощью пакета программ Microwave Office построим схему выходной цепи согласования, объединённой с моделью транзистора.
Зададим диапазон рабочих частот в соответствии с номером варианта.
Рис 5.4 Установка диапазона рабочих частот
6. Добавление графиков
Для построения зависимости выходного сопротивления Z11 от частоты в диапазоне 558 – 566 МГц добавим график в виде диаграммы Смита.
Рис. 5.5 Выбор диаграммы Смита для первого графика
Для построения зависимостей действительной и мнимой части (Graph 2, Graph 3) выходного сопротивления от частоты выбираем прямоугольную систему координат.
Рис. 5.6 Выбор прямоугольной системы координат для второго и третьего графиков
7. Выбор расчётных величин
Зададим расчетные величины для первого графика.
Рис 5.7 Задание расчетных величин для первого графика
Таким же образом зададим расчетные величины для второго и третьего графика.
Рис. 5.8 Задание расчетных величин для второго графика
Рис. 5.9 Задание расчетных величин для третьего графика
8. Анализ работы цепи
Результаты анализа схемы видны на рис. 5.10 – 5.12.
Рис. 5.10 Результаты анализа работы цепи согласования на диаграмме Смита
Рис. 5.11 Зависимость действительной части выходного сопротивления Z11 от частоты
Рис. 5.12 Зависимость мнимой части выходного сопротивления Z11 от частоты
, , что соответствует входному сопротивлению согласующей цепи r11 = 0,18 Ом, x11 = 15,0685 Ом. На частотах выше и ниже 562 МГц входное сопротивление также носит комплексный характер. Графики (рис. 5.11, 5.12) построены в абсолютных величинах действительной и мнимой части комплексного входного сопротивления.
Результаты анализа позволяют дать количественную оценку степени согласования активного элемента с источником возбуждения в диапазоне рабочих частот.
Из приведенного анализа работы цепи согласования следует, что необходима параметрическая оптимизация элементов схемы. В представленном виде схема не работоспособна, так как действительная часть входного сопротивления существенно отличается от 50 Ом. Кроме того, мнимая часть в рабочем диапазоне частот имеет ёмкостное сопротивление.