4.4.3. Расчет цс выходного усилителя мощности на основе двух связанных п – фильтров
Принципиальная схема одного плеча ВУМ (либо одного модуля ВУМ) представлена на рис. 4.19.
Рис.4.19.
Данная
схема не имеет существенных ограничений
по верхней рабочей частоте, т.к.
индуктивности
и
могут
быть выполнены разными способами: в
виде катушек, полосок, а также отрезков
линий, замкнутых на конце.
Предположим для общности, что нагрузка ВУМ является величиной комплексной и носит емкостный характер
.
Для
проведения расчетов нагрузку удобнее
представить в виде проводимости,
образованной параллельным соединением
сопротивления
и емкости
.
Поскольку
емкость
и емкость
соединены параллельно, их объединяют
в емкость
.
ЦС приобретает вид, представленный на
рис.4.20.
Рис.4.20
Далее расчет ЦС проводится в следующей последовательности.
1. По заданной степени подавления уровня гармоник рассчитывается требуемый коэффициент фильтрации . Расчет проводят для второй гармоники рабочей частоты, т.е. n=2.
.
2. 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 иметь вид
,
но при этом неравномерность отдаваемой мощности по рабочему диапазону частот составит величину не менее 3дБ. Для уменьшения уровня неравномерности целесообразно обеспечить запас по полосе пропускания
,
где Кзап – коэффициент запаса, который можно брать в пределах от 1.5 до 2.5 раз 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 к ЦС как по коэффициенту фильтрации, так и полосе пропускания.
3. Нагруженная добротность промежуточного и антенного контуров в отдельности.
Нагруженные добротности каждого из контуров могут быть различными. Однако для лучшей равномерности АЧХ двух связанных контуров их добротности целесообразно выбрать равными
.
4. Добротность холостого хода промежуточного и антенного контуров.
Нагруженное значение добротности контуров и добротность холостого хода связаны соотношением
,
где - коэффициент передачи по мощности i - того контура.
Поскольку КПД цепи согласования равен
,
минимальную величину добротности холостого хода каждого контура вычислить из условия
.
5.Рассчитываются
величины внесенных сопротивлений
.
6. Рассчитываются величины элементов промежуточного контура и требуемая величина связи между контурами
.
;
.
.
7. Рассчитывается волновое сопротивление промежуточного контура
.
8. Рассчитываются величины элементов антенного контура
.
.
9. Для обеспечения чисто активного входного сопротивления ЦС рассчитывается требуемая величина расстройки антенного контура по отношению к промежуточному контуру и величина индуктивности антенного контура
.
Рассчитанная расстройка необходима для компенсации реактивной составляющей входного сопротивления ЦС.
10. Волновое сопротивление антенного контура
11. Рассчитывается фактор связи
.
Если фактор связи близок к единице, то ожидаемая форма АЧХ будет близка к уплощенной форме и требуемая рабочая полоса будет обеспечена.
12. Оценивается ожидаемый КПД цепи согласования
.
Полученное значение КПД не должно быть меньше заданного в ТЗ.
Замечание 5. Если возникает необходимость повысить коэффициент фильтрации ЦС, то это можно выполнить по методике изложенной в замечании 1 настоящего пособия.
Дополнительные
индуктивности
включаются в состав индуктивностей
.
Преобразованная схема ЦС ВУМ примет
вид, представленный на рис.4.21.
Рис.4.21