4.4.2. Расчет цс выходного усилителя мощности с вч трансформатором

Проект схемы ВУМ представлен на рис.4.15. В этой схеме для компенсации влияния емкости использовано Г-звено. Его образуют индуктивность совместно с емкостью и

Рис.4.15.

Порядок расчета

Для удобства расчета ЦС двухтактного ВУМ приводится к виду, представленному на рис.4.16.

Рис.4.16.

В этой схеме входное сопротивление принимают равным .

Расчет ведется на средней частоте рабочего диапазона

.

2. По заданной степени подавления уровня гармоник рассчитывается требуемый коэффициент фильтрации . При использовании в ВУМ двухтактной схемы требуемую степень подавления гармоник, приходящую на цепь согласования, можно уменьшить на 15 дБ

Расчет проводят для второй гармоники рабочей частоты, т.е. n=2.

.

3. Выбор нагруженных добротностей промежуточного (первого) и антенного (второго) контуров и .

Первоначально рассчитываются минимально допустимая и максимально допустимая 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 К_зап – 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 как по коэффициенту фильтрации, так и полосе пропускания ЦС.

4. Нагруженная добротность промежуточного и антенного контуров как самостоятельных величин.

Нагруженные добротности АК и ПК контуров могут быть различными. Однако для лучшей равномерности АЧХ двух связанных контуров их добротности целесообразно выбрать равными из условия

.

5. 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 всей цепи согласования равен

,

минимальную величину добротности холостого хода каждого контура вычислить из условия

.

5. Рассчитываются величины внесенных сопротивлений .

Внесенное сопротивление это результат воздействия сопротивления нагрузки на второй (антенный) контур. Внесенное сопротивление это результат воздействия антенного контура на промежуточный (первый) контур.

, .

13). Рассчитываются параметры элементов промежуточного контура и требуемая величина связи между контурами

.

.

.

14). Волновое сопротивление и индуктивность промежуточного контура

.

15). Рассчитываются параметры элементов антенного контура

.

.

Для обеспечения чисто активного сопротивления нагрузки на транзисторы ВУМ необходимо антенный контур немного расстроить по отношению к промежуточному контуру. Рассчитывается требуемая величина расстройки второго контура по отношению к первому контуру, а также величина индуктивности второго контура и его волновое сопротивление

.

17). Рассчитывается конструктивный коэффициент связи между обмотками ВЧ трансформатора

.

Реализуемость связи между обмотками ВЧ трансформатора возможна, если

18). Рассчитывается фактор связи

.

Если фактор связи близок к единице, то ожидаемая форма АЧХ будет близка к уплощенной форме, а требуемая рабочая полоса будет обеспечена с выбранным ранее запасом.

19). Оценивается КПД цепи согласования

.

Полученное значение КПД не должно быть меньше заданного в ТЗ.

Замечание 4. Иногда возникает необходимость повысить фильтрующую способность ЦС в рамках выбранной схемной реализации. Это можно сделать двумя способами:

а) Выбрать более высокое значение произведения в пределах приведенного ранее двухстороннего неравенства и снова провести все расчеты. При этом фильтрующая способность цепи увеличится в такой же пропорции.

б) Ввести в продольные цепи первого и второго контуров последовательные дополнительные контуры и , настроенные на рабочую частоту.

В обоих случаях полоса пропускания ЦС уменьшится.

Воспользуемся вторым способом.

Выберем значение и рассчитаем значения компенсирующих емкостей С₂ и С₃

.

Включим индуктивности в состав индуктивностей и

.

Пересчитаем значения нагруженных добротностей промежуточного и антенного контуров

.

Рассчитаем новое значение конструктивного коэффициента связи между обмотками ВЧ трансформатора и уточним фактор связи

.

В результате принципиальная эквивалентная схема ЦС примет вид, показанной на рис.4.17.

Рис.4.17.

ЦС преобразуется к виду, необходимому для применения в двухтактном ВУМ. Элементы ЦС принимают значения .

Рис.4.18

Рассчитанная ЦС может быть реализована, если индуктивности и можно выполнить в виде двух связанных между собой катушек индуктивности. В противном случае следует отказаться от данной реализации ЦС и использовать ЦС типа рис.4.10.