6.3.Расчет согласующих цепей.

1.При расчете согласующей цепи выходного каскада необходимо определить коэффициент фильтрации, исходя из заданной выходной мощности в антенне Р_А и мощности второй гармоники Р₂= 25 мВт.

где n = 2 – номер гармоники

α₁, α_n – коэффициенты разложения последовательности косинусоидальных импульсов выходного тока.

;

Если коэффициент фильтрации задан в децибелах, то его надо пересчитать.

2.Полученный коэффициент фильтрации необходимо распределить между фильтром согласующей цепи выходного каскада Ф и антенным контуром Ф_А.

1. Для этого определим параметры антенного контура.

Q – добротность антенного контура.

2. Определим добротность антенного контура, имеющего сопротивление.

где R_A– активное сопротивление антенны.

Х_А – реактивное сопротивление антенны.

При :

При :

Волновое сопротивление ρ выбираем равным:

• 50 [Ом] или 75 [Ом], если антенны подключаются к выходному каскаду с помощью коаксиального кабеля,

• или (200…400) [Ом] при подключении антенны с помощью двухпроводной линии.

3. Определим коэффициент фильтрации согласующей цепи выходного каскада.

4. Исходя из требуемого коэффициента Ф, рассчитаем параметры согласующей цепи. Рассмотрим два варианта согласующей цепи. (R_ЭКВ =9 Ом)

Исходным для расчета является выбор добротности колебательных контуров.

4.1. Для одиночного П-контура:

, при n=2

4.2.для сдвоенного П-контура:

Далее задаемся добротностью, величиной более рассчитанного по формулам в п.4.4.1 или 4.4.2., но менее пяти :

Если значения по формулам в п.4.4.1 или 4.4.2. меньше единицы, то задаются добротностью:

В дальнейших формулах подставляем величину добротности Q, которой задались для одиночного П-контура Q = 2, для сдвоенного – Q = 1,5.

При расчетах промежуточных каскадов обычно ограничиваются однозвенными фильтрами (рис.3.1,а) или схемами (табл.3.1 ), т.к. не целесообразно применять сложные фильтры, поскольку последующие каскады работают в режиме с отсечкой. Расчет фильтра промежуточного каскада начинают с п.4.4.3., далее по приведенной методике, но вместо R_А подставляется входное сопротивление следующего каскада .

Таблица 3.1

Параметр контура	Значения параметра для П-контура
	одного	двух
Полоса пропускаемых частот
КПД системы контуров

где Q_x.x- добротность ненагруженного контура, Q_x.x= 100

Прежде чем приступить к расчету параметров фильтра, необходимо убедиться также в том, что заданное сопротивление нагрузки (фидера или антенны) больше минимально допустимого.

3. . Для одного П-контура.

4. Для системы двух П-контуров.

Сначала рассчитываются параметры схемы (рис.3.1,а) по формулам таблицы 3.2.

Таблица 3.2.

Этапы расчета	Формулы для расчета схем
	Рис. 3.1,а	Рис. 3.1,б
1.	=12 Ом
2.
3.
4.
5.	=9,9i
6.	i

4.5. Проверяем добротность:

Если , то расчет фильтра верен.

Если в ф.5 (табл. 3.2) при определении реактивного сопротивления Х₁ под корнем получается отрицательное число, то одиночный П-контур не реализуется. В этом случае необходимо задаться другой величиной добротности или рассчитать схему (рис.3.1,б). После расчета параметров двухзвенного фильтра (рис.3.1,б) также необходимо определить добротность:

4.6.

Полученная Q_пров должна совпадать с выбранной добротностью Q (Q_пров ≈Q, Q= 1.5 ).

Элементы фильтров определяются по формулам:

и

4.7.Рассчитаем.

Ф

.

Выбираем из ряда Е24 = 0,3*

.

Ф

.

Гн

.

Гн

Выбираем из ряда Е24=2*

Причем надо иметь в виду, что в умеренном диапазоне частот (до 100 МГц) полученная индуктивность должна быть L> 50 нГн.

Если расчет рассмотренных вариантов согласующей цепи не получается, то можно рассмотреть другие виды фильтров: Г-, Т-, П-образных цепочек. В таблице 3.3 приведены схемы и расчетные формулы, в которых в качестве R₁ используется эквивалентное сопротивление коллекторной нагрузки, в качестве R₂ – активное сопротивление антенны или входное сопротивление следующего каскада. В цепях табл. 3.3 сопротивление R₂ трансформируется в некоторое сопротивление R₀ , а затем R₀ - в R₁. При этом чем меньше или больше R₀ по отношению к R₁, R₂,тем лучшую фильтрацию будет обеспечивать П- и Т-цепочка, но тем ниже будет её КПД и уже полоса пропускания. Поэтому R₀ выбирают в пределах 1,5…10 раз меньше или больше, чем R₁ и R₂.

Рассчитав емкости фильтров, необходимо номиналы конденсаторов выбирать по стандартному ряду, учитывая паразитные емкости транзистора (рис. 3.1,а).

4.12.Для одиночного:

4.13.Для сдвоенного:

Выбираем из ряда Е24=30 пФ

Для оконечного каскада:

Выбираем из ряда Е24=30 пФ

Поскольку конденсатор с отрицательным номиналом не имеет смысла, рассчитываем фильтры другого типа, см. Табл. 3.3.

Аналогично подбираются конденсаторы для других вариантов схем.

Таблица 3.3

Схема	Расчетные соотношения	КПД
	Общий случай
Г-цепочка	при R1>R2 7 < 40, т.е. данный фильтр не подходит для рассчитываемого усилителя мощности
П-цепочка	R0<R1,R0<R2,R1 >R2 илиR1 <R2 7 < 40 фильтр подходит. Задаемся R0= 6 Ом
Т1-цепочка	R0>R1,R0>R2,R1 >R2 илиR1 <R2 7 < 40 фильтр подходит. Задаемся R0= 180 Ом
Т2-цепочка	R0>R1>R2 7 < 40 условие не выполняется

Элементы фильтров определяются по формулам:

и

Рассчитаем П-цепочку.

Ф

Ф

Гн

Причем надо иметь в виду, что в умеренном диапазоне частот (до 100 МГц) полученная индуктивность должна быть L> 50 нГн.