Реализуемость схемы рис. 4.13 ограничивается частотами, на которых возможно построение ВЧ трансформатора с магнитной связью.
4.3. Потери в элементах цепи согласования, энергетические
характеристики элементов и понятие добротности контура
При протекании токов по элементам цепи согласования они разогреваются и часть ВЧ энергии переходит в тепло. Такой вид потерь обусловлен конечной величиной добротности элементов схемы. Для правильного выбора стандартных элементов ЦС по типу и расчета нестандартных элементов кроме номинального значения параметра необходимо знать значения токов, протекающих по элементам, и напряжений, действующих на них, уровень рассеиваемой мощности, а также полную реактивную мощность, выраженную в ВАР.
Рассмотрим порядок определения энергетических параметров элементов на примере простейшей согласующей цепи в виде параллельного контура третьего вида (рис. 4.14).
Рис. 4.14. Простейшая ЦС в виде параллельного контура
На рис. 4.14 сопротивления потерь в элементах показаны пунктиром. Их величина рассчитывается по формулам:
,
где 
- добротность катушки индуктивности, 
- тангенс угла потерь
конденсаторов.
Добротность контура холостого хода - это добротность ненагруженного контура. Ее величина определяется следующим отношением:
,
где 
и 
-
индуктивность и емкость контура, полученные при его последовательном обходе, 
- омическое сопротивление потерь
всех элементов контура при его последовательном обходе.
.
При правильном выборе типа конденсаторов потери в них
в несколько раз меньше потерь в катушках индуктивности. По этой причине
добротность контура холостого хода в основном определяется потерями в катушках
индуктивности. При расчетах с достаточной для инженерной практики точностью
можно считать 
.
Потерями в конденсаторах чаще всего пренебрегают из-за их малости, либо относят к потерям в катушках индуктивности.
В диапазонах ОВЧ и УВЧ катушки индуктивности могут
быть выполнены как в сосредоточенном виде, так и в виде полосков. Способ
реализации индуктивностей зависит от величины индуктивности 
и тока, протекающего по ней.
Катушки индуктивности с 
выполняются
в сосредоточенном виде. Они наматываются проводом с шагом на каркасы. При
достаточной жесткости провода катушки индуктивности могут быть бескаркасными. В
зависимости от рабочей частоты, способа изготовления катушки, диаметра провода
намотки и его покрытия добротность катушек индуктивности 
ОВЧ диапазона может
составлять от 100 до 400 единиц [5, 14].
Малые значения индуктивностей (L<0,1
мкГн) целесообразно выполнить
печатным образом на плате из стеклотекстолита или другого материала в виде
полосок определенной длины, ширины и толщины. Максимальная добротность таких
индуктивностей обычно не превышает 150 единиц [5, 14]. Для реализуемости любой
расчетной индуктивности рекомендуется выбирать 
.
4.4. Порядок электрического расчета цепи согласования ВУМ
1.
Диапазон рабочих частот………………………………(
).
2. Полоса рабочих частот……………………..……...
.
3. Коэффициент перекрытия по диапазону……………….
.
4. Расчетное значение входного сопротивления ЦС………………..
.
5. Сопротивление оконечной нагрузки…………………………….....Zн.
6. Требуемая степень подавления высших гармоник…………...
.
7. Минимально допустимое значение КПД цепи согласования…..η~ЦС.
8. Проект принципиальной схемы ВУМ.
9. Максимальная неравномерность мощности……….…………
дБ.
Проект
схемы ВУМ представлен на рис. 4.15. В этой схеме для компенсации влияния
емкости использовано Г-звено. Его образуют
индуктивность 
совместно
с емкостью и
.
Рис. 4.15. Схема ВУМ
Порядок расчета
1. Для удобства расчета ЦС двухтактного ВУМ приводится к виду, представленному на рис. 4.16.
Рис. 4.16. Преобразованная ЦС ВУМ
В этой схеме входное сопротивление принимают равным 
.
Расчет ведется на средней частоте рабочего диапазона:
.
2. По заданной степени подавления уровня гармоник рассчитывается
требуемый коэффициент фильтрации 
. При
использовании в ВУМ двухтактной схемы требуемую степень подавления гармоник,
приходящуюся на цепь согласования, можно уменьшить на 15 дБ
Расчет проводят для второй гармоники рабочей частоты, т.е. n=2.
.
3. Выбор нагруженных добротностей промежуточного (первого) и антенного
(второго) контуров 
и 
.
Первоначально рассчитываются минимально и максимально допустимые
величины произведения нагруженных добротностей промежуточного и антенного
контуров 
и 
.
Минимально допустимая величина произведения нагруженных добротностей контуров рассчитывается из условия обеспечения требований по фильтрации
,
где n = 2.
Максимально допустимая величина произведения нагруженных добротностей контуров рассчитывается из условия получения полосы пропускания больше рабочей полосы частот. Если исходить из уплощенной АЧХ двух связанных контуров с фактором связи А = 1, формула для расчета полосы пропускания по уровню 0,7 имеет вид
,
но при этом неравномерность отдаваемой мощности по рабочему диапазону частот составит величину не менее 3 дБ. Для уменьшения неравномерности целесообразно обеспечить запас по полосе пропускания
,
где Кзап – коэффициент запаса, который можно брать в пределах от 1,5 до 2,5 раза и тем больше, чем меньше допустимая неравномерность отдаваемой мощности:
.
Следовательно, значение произведения нагруженных добротностей контуров необходимо выбирать из условия
.
Такой выбор величины 
обеспечит
выполнение требований как по коэффициенту фильтрации, так и по полосе
пропускания ЦС.
4. Нагруженные добротности промежуточного и антенного контуров как самостоятельные величины.
Нагруженные добротности АК и ПК контуров могут быть различными. Однако для лучшей равномерности АЧХ двух связанных контуров их добротности целесообразно выбрать равными из условия
.
5. Добротности холостого хода промежуточного и антенного контуров.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.