 |
Расчет согласующего устройства входной цепи
|
|
|
|
Расчет входной цепи в предыдущем пункте показал, что входное сопротивление транзистора отличается от сопротивления коллекторной нагрузки. А поскольку на входе оконечного каскада используется аналогичная схема трансформации сопротивлений на длинных линиях (для распределения мощности по модулям), то необходимо включить во входную цепь согласующее устройство, которое бы преобразовало входное сопротивление транзистора (
) до значения сопротивления коллекторной нагрузки 
. Для этих целей подойдет узкополосная Г-образная согласующая схема. Рассчитаем ее элементы:
– требуемая добротность схемы;
– элементы схемы согласования;
После данного согласования на входе двухтактного усилителя можно поставить ТДЛ, аналогичный выходному (см. рис. 7), но являющийся его зеркальным отображением (можно без симметрирующей линии).
Полная принципиальная схема оконечного каскада представлена в Приложении В.
Конструктивный расчет ТДЛ
Трансформатор на выходе оконечного каскада (см. рис.7) предназначен для согласования низкоомного выходного сопротивления оконечного каскада (5,46 Ом) со стандартным волновым сопротивлением 50 Ом. Для решения этой задачи подойдет схема с коэффициентом трансформации по сопротивлению 1/9. Она имеет следующие параметры:
 |
Рис.7. ТДЛ для двухтактного каскада
– волновое сопротивление симметрирующей линии,
волновое сопротивление линий 2,3,6 (см. рис.7):
волновое сопротивление линий 4,5 (см. рис.7):
– сопротивление нагрузки,
– мощность в нагрузке (от двухтактной схемы).
Симметрирующую линию выполним на отдельном ферритовом кольце, а основные линии на одном кольце и с одинаковым количеством витков.
|
|
|
1. Амплитуда напряжения и тока в нагрузке, напряжение генератора
2. Напряжение, продольное напряжение и ток в линиях (см. рис.7.)
– на всех линиях;
– ток во всех линиях;
– напряжения на линиях.
3. Требуемая индуктивность линий
– для всех линий
где a1=0,1 – коэффициент, учитывающий неравномерность АЧХ ТДЛ (взят из табл. 5.1 [2] для фильтра первого порядка исходя из допустимой нерав6омерности АЧХ на f н ТДЛ)
4. Выбор кабеля (табл. 3.3 в [1])
Марку кабеля выберем исходя из требуемого волнового сопротивления линий, которое составляет 16,5 Ом и 8,25 Ом, с возможным отклонением не более чем на 10–20% в обе стороны. Выбираем полосковый кабель РП18-5-11 с волновым сопротивлением 
и полосковый кабель РП9-5-11 с волновым сопротивлением 
.
 |
Рис.8а. Поперечное сечение полоскового кабеля РП18-5-11
Рис.8б. Поперечное сечение полоскового кабеля РП9-5-11
– КБВ линии (должно быть не ниже 0,8..0,9),
– КБВ линии (должно быть не ниже 0,8..0,9).
Рассчитаем максимально допустимые ток и напряжение для всех линий (данные берутся из табл. 4.2 в [2]):
Параметры кабеля:
диэлектрическая проницаемость фторопласта 
;
геометрические размеры кабелей в поперечном сечении указаны на рис.8а и 8б.
4. Геометрические размеры линий
q = 30° – допустимая электрическая длина линии;
с – скорость света;
– геометрическая длина линий.
5. Выбор феррита
Марку феррита выберем по данным табл. 3.4 в [1]. В мощных устройствах используются материалы с малой магнитопроницаемостью, но с большой добротностью Q, а так же исходя из условия обеспечения теплового режима. Этим требованиям удовлетворяет феррит 50ВНС
Параметры феррита:
m = 50;
при B=0,001 T и f=30 MГц.
Рассчитываем максимальную Bfраб:
6. Выбираем конструкцию трансформатора и сердечников
Трансформатор выполним по многовитковой конструкции (геометрическая длина кабелей позволяет это сделать), причем верхние и нижние линии будут выполнены на одном сердечнике, а симметрирующая линия будет наматываться на отдельный феррит. Внутренний диаметр ферритовых сердечников d1 и d2 должен быть таким, чтобы была возможность сделать несколько витков для каждой линии.
|
|
|
–
необходимый минимальный объем сердечника для симметрирующей линии;
–
необходимый минимальный объем сердечника для основных линий;
Выберем размеры сердечника из стандартных значений, приведенных в табл. 4.4 в [2]:
–для симметрирующей,
– для основных линий.
Рассчитаем число витков: для симметрирующей линии
;
для основных линий
Периметр колец по внутреннему диаметру: 
– симметрирующее и 
– основное;
Кабель занимает на симметрирующем кольце – 
на основном – 
, т.е. данные кольца подходят.
Уточним полученную продольную индуктивность для симметрирующей и основных линиях соответственно:
Поскольку LПР1 значительно больше LПР.ТР, то можно уменьшить длину симметрирующей линии и число витков. Возьмем число витков равным 3, тогда длина линии составит 81 мм. Ферритовое кольцо оставим прежним.
Так как LПР2 намного больше LПР.ТР, то можно уменьшить длину основных линий и число витков. Возьмем число витков равным 2, тогда длина линии составит 80 мм. Ферритовое кольцо оставим прежним.
Амплитуда магнитной индукции для – симметрирующей линии;
– основных линий;
Схема удовлетворяет всем требованиям.
7. Тепловые потери в ферритах и КПД трансформатора
–удельные тепловые потери в феррите симметрирующей линии;
–удельные тепловые потери в феррите основных линий;
–
мощность потерь в феррите симметрирующей линии по всему объему;
–
мощность потерь в основном феррите по всему объему;
– КПД трансформатора.
|
|
|
