Пример расчета элементов г- образного четырехполюсника.

Выполняется расчет четырехполюсника, схема которого изображена на рис.10.5,а, по следующим исходным данным:

R_н = 10 Ом, сопротивление коллекторной нагрузки R_к = 100 Ом, рабочая частота передатчика f = 20 МГц.

1. Определяем добротность цепи L₁, R_н:

Q =

2. Сопротивление индуктивности L₁;

X_L1 = R_н Q = 10 × 3 = 30 Ом

3. Сопротивление конденсатора X_С1:

X_C1 = X_L1(1 + 1/Q²) = 30(1 + 1/9)= 33,33 Ом.

3. На частоте 20 МГц номиналы элементов:

L1 = 0,238 мкГн; C1 = 238 пФ.

5. Коэффициент фильтрации второй гармоники:

Ф₂ = Q² (n² – 1) = 3² (2² – 1) = 27

В децибелах Ф₂ = 14 дБ

П- образный четырехполюсник как трансформатор сопротивлений

Реактивный четырехполюсник, схема которого приведена на рис.10.6, в отличие от Г - образного может трансформировать сопротивление нагрузки R_н в большую и меньшую величину. Кроме этого, два конденсатора в поперечной ветви схемы обеспечивают повышенный коэффициент фильтрации высших гармоник

Р ис.10.6

Расчет элементов П-образной цепи связи строится на базе соотношений, полученных при анализе Г-образного четырехполюсника.

Разделим индуктивность L1 на две части – и (рис.10.7). П-образная схема теперь представлена двумя Г-образными цепями, которые трансформируют R_н в R_к через промежуточное сопротивление R₀. Четырехполюсник , C2 преобразует R_н в R₀, затем с помощью четырехполюсника , C1 сопротивление R₀ трансформируется в R_к. Для того, чтобы П-образный четырехполюсник был физически реализуемым, сопротивление R₀ следует выбирать из условий: R₀ < R_н и R₀ < R_к. (10.7)

Рис.10.7.

Расчет элементов П- образного четырехполюсника по заданным R_н , R_к

и рабочей частоте f можно выполнить в следующем порядке:

1. Выбираем величину R₀ из условия (10.7).

2. Находим добротность цепи С2 , R_н: Q₂ =

3. Определяется величина X_C2: X_C2 = R_н / Q₂ ;

4. Рассчитывается X_L1: | X_L1| = X_C2 / (1 + 1/ );

5. Добротность цепи L1, R₀ : Q₁ = X_{L1 }/ R₀=

6. Cопротивление индуктивности L1: X_L1 = Q₁ R₀ ;

7. Находим X_C1: | X_C1| = (1 + Q₁²);

8. Cопротивление X_L1 = + X_L1;

Далее по известным реактивным сопротивлениям элементов цепи и рабочей частоте f находятся номиналы конденсаторов С1, С2 и индуктивности L1.

Изложенная выше методика расчета П-образного четырехполюсника свидетельствует о том, что номиналы его элементов зависят от выбора R₀. При вариациях R₀ сохраняется величина коэффициента трансформации сопротивления нагрузки, но изменяется полоса пропускания устройства согласования и, соответственно, коэффициент фильтрации гармоник.

Рекомендуется для расчета Г -, П - , Т - образных четырехполюсников использовать компьютерную программу RFSimm99 (и другие, не требующие лицензирования), которая позволяет не только рассчитать параметры этих цепей, но и анализировать их амплитудно-частотные характеристики.

Следует подчеркнуть еще раз, что рассмотренные выше реактивные четырехполюсники используются как согласующие устройства в узкой полосе частот – при изменении частоты передатчиков на (5 – 10)%. В широкополосных передатчиках эти СУ не могут быть использованы.

На базе методик, изложенных выше, рекомендуется самостоятельно составить порядок расчета элементов Т-образного четырехполюсника по заданным сопротивлению нагрузки передатчика R_Н, сопротивлению коллекторной нагрузки транзистора R_k и рабочей частоте f.