Проектирование радиопередающих устройств с угловой модуляцией, страница 14

Обычно величина  мало отличается от единицы и потерями в Г-звене можно пренебречь. В противном случае влияние потерь в Г-звене необходимо учесть при последующих расчетах цепи согласования.

Трансформирующее Г-звено обладает небольшой фильтрующей способностью. Значение коэффициента фильтрации Г-звена  можно рассчитать по формуле

 ,

где n – номер гармоники. Поскольку обычно , величина  незначительно превышает n и может быть использована как запас по фильтрации всей цепи согласования ВУМ.

4.2. Принципиальные схемы цепей согласования

Как говорилось выше, при коэффициенте перекрытия по частоте  цепи согласования ВУМ можно выполнить в виде связанных резонансных контуров и работать в полосе их пропускания без перестройки. Такая реализация ЦС ВУМ позволяет совместить решение двух задач: задачу трансформации нагрузки и задачу фильтрации высших гармоник. На рисунках, приведенных далее, представлены схемы ЦС для однотактных и двухтактных схем ВУМ.

При выборе варианта построения  целесообразно выбирать схемы ЦС, которые обеспечивают выполнение поставленных перед ними задач по согласованию и фильтрации и в то же время наиболее просты в реализации.

На рис. 4.5 представлена ЦС в виде двух связанных параллельных контуров третьего вида, внешне напоминающая ФНЧ.

Рис. 4.5. ЦС в виде двух связанных параллельных контуров

Эта схема отличается повышенной фильтрующей способностью [6]. Коэффициент фильтрации такой цепи по n-й гармонике на частоте полного резонанса можно рассчитать по формуле

,

где - нагруженные добротности первого и второго контуров. Значения нагруженных добротностей связаны с добротностями контуров на холостом ходу соотношением

,

где - КПД контура. Все другие виды связанных контуров по фильтрующей способности уступают приведенной схеме. Вместе с тем при низкоомных значениях и  фильтрующая способность двух связанных контуров может оказаться недостаточной. Тогда для получения требуемого коэффициента фильтрации можно увеличить число  связанных контуров либо уменьшить коэффициенты включения сопротивления нагрузки и АЭ в контуры путем использования в продольных цепях последовательных контуров, настроенных на рабочую частоту (рис. 4.6):

  .

После объединения индуктивностей и каждого контура в одну индуктивность схема рис. 4.6 принимает вид, представленный на рис. 4.7.

Рис. 4.6. Использование в ЦС последовательных контуров

Рис. 4.7. Окончательный вид схемы по рис. 4.6

В схемах рис. 4.5-4.7 элементом связи между контурами служит емкость С₂. Такой вид связи получил название внутриконтурной емкостной связи. Величина сопротивления связи

 .

 При расчетах полосы пропускания связанных контуров и их АЧХ возникает необходимость рассчитать величину коэффициента связи   между контурами и фактор связи .

Величины  и  рассчитываются по формулам

          ,

где  волновые сопротивления первого  и второго контуров соответственно,  - нагруженные добротности контуров.

При факторе связи  или близком к единице АЧХ двух связанных контуров имеет уплощенную форму. Такая форма АЧХ наиболее желательна при работе ЦС в диапазоне частот без перестройки.

Иногда бывает удобнее использовать внешнеемкостную связь между контурами. Такой вид связи может быть получен из схемы рис. 4.7 путем пересчета емкостей , соединенных звездой, на емкости  , соединенные треугольником (рис.4.8)

Рис. 4.8. Схемы «звезда» и «треугольник»

Формулы для пересчета емкостей из «звезды» в «треугольник»:

.

Преобразованная схема ЦС принимает вид, представленный на рис. 4.9.

Рис. 4.9. Внешнеемкостная связь между контурами

Сопротивление связи между контурами в данном случае может быть рассчитано по формуле

Рассмотренные виды ЦС наиболее целесообразно использовать в однотактных ВУМ. В двухтактных ВУМ применение таких цепей согласования осложняется необходимостью включения в состав ЦС симметрирующих устройств, например симмертрирующего трансформатора. На рис. 4.10 представлена ЦС двухтактного ВУМ, которая выполнена на основе схемы рис. 4.5 с симметрирующим трансформатором типа ТДЛ. Достоинством двухтактных схем является способность подавлять в оконечной нагрузке все четные гармоники:  и т. д. Кроме того, при работе АЭ ВУМ в классе «В» в токе выходного электрода каждого плеча отсутствует третья гармоника .

Рис. 4.10. ЦС для двухтактного каскада с ТДЛ

Степень подавления четных гармоник зависит от качества симметрии схемы. Наибольшее влияние на качество симметрии схемы оказывает разброс параметров АЭ. При подборе транзисторов степень ослабления второй и четвертой гармоник достигает (15…20) дБ.  Налажен выпуск специальных балансных транзисторов [1], представляющих собой транзисторную микросборку с очень малым разбросом параметров. При использовании балансных транзисторов степень ослабления второй  и четвертой гармоник может достигать 25 и более дБ.

Снижение уровня четных гармоник позволяет снизить требования к цепям согласования в двухтактных схемах по коэффициенту фильтрации в среднем на (15…20) дБ. Снижение требований по подавлению существенно упрощает схемы ЦС двухтактных ВУМ и позволяет использовать в них контуры с меньшей фильтрующей способностью.

На рис.4.11 представлен вариант построения ЦС двухтактного ВУМ с ВЧ трансформатором.

Рис. 4.11. ЦС для двухтактного каскада с трансформатором

Сопротивление связи между первым и вторым контурами определяется соотношением

, 

где  .

Коэффициент фильтрации такой ЦС на частоте полного резонанса меньше, чем в первой схеме [6]. Его можно оценить по формуле

.

Если фильтрующая способность ЦС недостаточна, то, как и ранее, ее можно увеличить путем включения последовательных контуров  и , настроенных на частоту  (рис. 4.12).

Рис. 4.12. ЦС с последовательными контурами

Включив  в состав и  и пересчитав величину  из условия

,

получим схему ЦС, представленную на рис. 4.13.

Рис. 4.13. ЦС с последовательными контурами