Расчет элементов входной и выходной цепей согласования
Выходная цепь согласования.
Методика расчёта взята в [2].
В качестве согласующей цепи выберем П - цепочку поскольку она обладает хорошими фильтрующими свойствами, что ни мало важно при согласовании с антенной.
Выходное сопротивление транзистора обозначим как 
, а сопротивление антенны 
, в результате мы получаем схему рис.4.
Рисунок.5. Согласующая П – цепь.
Сопротивление можно представить в виде последовательного соединения активного сопротивления и конденсатора (Рис.6.).
Рисунок.6. Согласующая цепь для нашего случая.
Согласуем вначале активные составляющие сопротивлений и . Поскольку нам надо будет учесть реактивную составляющую сопротивления , то необходимо перейти к параллельному эквиваленту (Рис.7.).
Рисунок.7. Согласующая цепь с пересчитанным сопротивлением .
См
Ом
Ом
Ом
-- в схему не вводим, оно необходимо только для расчёта.
Ом
Ом
Ом
Пересчитаем 
с учётом влияния на него 
:
Ом
Параметры элементов:
Гн
Ф
Ф
Найдём КПД согласующей цепи, для этого зададимся добротностью катушки 
, реализовать её не составит труда:
, т.е. КПД=97.599%
Определим нагруженную добротность:
приняли равной добротности катушки, поскольку потери в конденсаторах малы и особого влияния на добротность не имеют.
Определим коэффициент фильтрации для второй гармоники:
По заданию нам требуется, чтобы уровень побочных излучений не превышал 60 дБ (1000 раз), одна согласующая цепь не может обеспечить данный уровень фильтрации и соответственно необходимо добавление, по крайней мере, ещё одной цепи.
Добавим следующую цепь. Поскольку предыдущую цепь согласовали на нагрузку в 50 Ом, это и будет входное сопротивление второй согласующей цепи . На выходе оставляем сопротивление антенны 
Ом.
Рисунок.8. Вторая согласующая П – цепь.
Методика расчёта та же, что и в предыдущей цепи, но поскольку входное и выходное сопротивления не имеют мнимых частей, то пересчёта параметров не потребуется.
Ом
Ом
Ом
Ом
Найдём значения элементов:
Гн
Ф
Ф
Находим КПД согласующей цепи:
Определим нагруженную добротность:
Коэффициент фильтрации для второй гармоники:
Найдём суммарный коэффициент фильтрации:
Как видно и вторая цепь не обеспечила нужной нам фильтрации, поэтому мы вводим ещё одну цепь. Рассчитывать её не имеет смысла, поскольку исходные данные те же что и во второй согласующей цепи и результаты будут такими же.
Три согласующих П – цепи спокойно перекрывают заданную величину в 60 дБ, у нас получилось 65.8 дБ. В результате получили схему рис.9.
Рисунок.9. Выходная согласующая цепь.
Входная цепь согласования.
Для согласования применим Г – цепь.
Входное сопротивление выходного каскада обозначим как , а выходное сопротивление предвыходного каскада, как 
и примем его равным 50 Ом. Условие реализуемости Г- цепи: 
, т.е. 50 > 2.722 Ом. Схема согласующей цепи представлена на рис.10.
Рисунок.10. Согласующая Г – цепь.
Представим сопротивление в виде последовательного соединения сопротивления и индуктивности.
Рисунок.11. Согласующая Г - цепь для нашего случая.
Ом
Ом
Найдём параметры элементов Г- цепи:
Гн
Ф
Учтём реактивность .
Гн
Гн
5. Конструктивный расчет катушки индуктивности.
Определим параметры катушки в первой П – цепочке выходной согласующей цепи.
Мы будем рассчитывать цилиндрическую однослойную бескаркасную катушку с естественным охлаждением.
Для расчёта катушки нам понадобятся некоторые из ранее найденных параметров, такие как:
- ток коллектора 
А
- индуктивность катушки 
Гн
- сопротивление катушки 
Ом
- нагруженная добротность 
Определим ток идущий через катушку. Поскольку для тока коллектора наша согласующая цепь является параллельным колебательным контуром, то ток, протекающий через катушку, находим так:
А
Находим действующее значение тока катушки, для этого находим модуль от 
и делим на 
, т.е. получаем следующее:
А
Найдём диаметр провода:
м
- обычно принимается около 
.
Зададимся соотношением 
, где 
-- длина намотки катушки, а 
- диаметр катушки.
Диаметр катушки примем равным 10 мм, тогда длина намотки катушки будет равна:
м
Чтобы достичь наименьшего активного сопротивления катушки, шаг намотки выбирают равным 2.5 диаметра провода:
м
Рассчитаем число витков катушки:
- это коэффициент формы катушки и берётся из графика.
Должно выполнятся соотношение 
. У нас 
м, т.е. условие выполняется.
На электрическую прочность катушки, для этого нам понадобится знать напряжение на катушке 
В.
Напряжение между соседними витками находим так:
В
Напряжённость поля между витками должна быть меньше 500 – 700 В/мм:
В/мм, как видно условие выполняется.
Собственная ёмкость катушки:
Ф, где 
-- коэффициент который зависит от отношения 
(у нас он равен 2.25),а 
- коэффициент зависящий от отношения 
(у нас 2), и оба находятся из графиков.
Из-за того, что катушка бескаркасная её реальная ёмкость будет меньше примерно на 20%, т.е. равна 
Ф.
Чтобы катушку можно было считать элементом с сосредоточенными параметрами, необходимо чтобы длина провода катушки была меньше 0.3 длины волны на рабочей частоте.
м
мм
Длина провода:
м
Условие выполняется.
Методика расчёта взята [3].
Заключение
Приложение № 1
Приложение № 2
|
Приложение 2.
Перечень элементов
|
Используемая итература:
1.Г.М. Уткин Проектирование радиопередающих устройств
СВЧ М.:Сов.радио, 1979
2.В.В. ШахгильдянПроектирование радиопередающих устройств
М.: Радио и связь, 1993
4. Г.А. Дегтярь Устройства генерирования и формирования
сигналов Н: 2003
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 595; | Поделиться с друзьями:
|
Мы поможем в написании ваших работ!
