3.5 Проектирование выходной фильтрующей системы

3.5.1 Расчёт параметров фильтра

Проектируемый передатчик рассчитывается под диапазон рабочих частот 87.5…108МГц. При этом коэффициент перекрытия определяется по формуле:

(3.108)

ВФС с таким коэффициентом перекрытия можно выполнить на одном неперестраиваемом фильтре ФНЧ, это позволит ускорить и упростить перестройку передатчика по диапазону [28].

Нагрузка фильтра должна быть близка к номинальной Ом. Для этого перед антенной необходимо установить согласующее устройство (СУ), которое на основной частоте трансформирует нагрузку

(3.109)

в резистивную , равную 50 Ом, с некоторым допустимым отклонением . Для исключения перестраиваемых элементов необходимо использовать диапазонные антенны, у которых и достаточно малая реактивная составляющая . В этом случае можно применить неперестраиваемое широкодиапазонное согласующее устройство (ШСУ). СУ так же выполняет функцию фильтрации высших гармоник выходного тока дБ [28].

Таким образом, входное сопротивление ШСУ оказывается близко к номинальному резистивному с КБВ_н до 0,9 (КСВ=1,11). Фильтры не осуществляют трансформацию сопротивлений, поэтому , а относительная величина отклонений определяется КБВ_ВХ на входе фильтра. КБВ_ф, который должен обеспечивать фильтр определяется по формуле_:

(3.110)

Неравномерность АЧХ фильтра в полосе пропускания вычисляется по формуле:

(3.111)

Т.к. входное номинальное сопротивление равно 50Ом, а выходное резистивное эквивалентное сопротивление оконечного каскада равно 2.9 Ом (см. раздел 3.2), то необходимо предусмотреть цепь согласования ОК с ВФС. Выполним её в виде П-цепочки, оно так же будет осуществлять предварительную фильтрацию высших гармоник. Целесообразно спроектировать П-цепочки, используя САПР Micro-Cap 9.0.3.

Схема согласующей цепи представлена на рис. 3.9.

Рисунок 3.9. Схема согласующей П-цепи.

Зная выходную мощность можно определить токи и напряжения действующие в ЦС.

Согласно формуле (3.1) Вт

Амплитуда входного напряжения:

В (3.112)

Амплитуда входного тока:

А (3.113)

Рассчитаем R0:

Ом (3.114)

Рассчитаем значение C1:

пФ (3.115)

Рабочее напряжение и реактивная мощность, рассеиваемая на конденсаторе С1:

В (3.116)

вар (3.117)

Рассчитаем значение С2:

пФ (3.118)

Рабочее напряжение и реактивная мощность, рассеиваемая на конденсаторе С2:

В (3.119)

квар (3.120)

Рассчитаем значение L1

нГн (3.121)

Согласно формуле (3.113) катушка индуктивности L1 должна выдерживать рабочий ток 2.5 А.

Исходными данными для проектирования являются:

• Rэкв = 2.9 Ом (см. формулу 3.29)

• R=50Ом (см. техническое задание)

• С1=С2=133пФ (см. формулы 3.118 и 3.115)

• L=20 нГн

На рис. 3.10 представлена частотная зависимость П-цепи.

Рисунок 3.10. Частотная зависимость П-цепи.

Ослабление по мощности согласующей цепи необходимо посчитать по формуле:

дБ (3.122)

Необходимо определить минимально допустимое ослабление , которое должен обеспечивать фильтр в полосе задержания для второй гармоники при условии, что оконечный каскад работает в классе C с углом отсечки 80˚ по формуле:

дБ (3.123)

Минимальное значение затухания, которое должен обеспечивать фильтр в полосе затухания, вычисляется по формуле:

дБ (3.124)

Т.е. фильтр должен осуществлять подавление второй гармоники не менее чем на 14.2 дБ.