Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 45
Текст из файла (страница 45)
При проектировании входных, межкаскадных и выходных ЦС на первое место выступает требование к трансформации нагрузочных сопротивлений при достаточно простой конструктивной реализации даже ценой некоторого снижения требований к КПД ЦС и к фильтрации побочных составляющих. В широкодиапазонных ГВВ предъявляются также дополнительные требования к согласованию — компенсации реактивных сопротивлений входных и выходных емкостей и индуктивностеи выводов транзисторов и ламп, а также коррекции АЧХ их коэффициентов усиления по мощности в рабочей полосе частот.
Функции трансформации сопротивлении, согласования и коррекции можно совмещать в одном устройстве, но очень часто их решают по отдельности. Поэтому можно рассматривать самостоятельно проектирование трансформирующих цепей (для трансформации резистивных нагрузочных сопротивлений) и отдельно проектирование цепей согласования и цепей коррекции. В отдельных случаях цепи согласования и коррекции могут включать полную или частичную трансформацию нагрузочных сопротивлений. К ЦСотносятустроиства сложения и деления мощности, назначение которых не только повышение уровня выходной мощности, но и, что не менее важно, повышение надежности передатчика. На практике с этой целью применяют модульный принцип построения передатчиков, а также построение в виде двух полукомплектов. 198 199 При проектировании выходных фильтрующих систем (ВФС), устанавливаемых после оконечного каскада передатчика, на первом плане стоит обеспечение заданной фильтрации высших гармоник.
Высшие гармоники тока или напряжения, оБразованные в результате работы транзисторов или ламп с отсечкой тока, должны быть ослаблены в нагрузке передатчика (антенне, фидере) до уровня, определяемого нормативными требованиями. Заданную фильтрацию гармоник, в первую очередь наиболее интенсивных — второй и третьей, ВФС должна обеспечить в рабочем диапазоне частот передатчика при заданном уровне колебательной мощности и высоком КПД. В этом основное отличие ВФС от резонансных контуров, межкаскадных ЦС и т,д. Поэтому широкодиапазонные неперестраиваемые ВФС из-за трудности одновременного обеспечения заданной полосы пропускания (коэффициент перекрытия по частоте Ку; отдельных фильтров может достигать 1,6... 1,8) и высокой фильтрации обычно строят на базе низкочастотных (реже полосовых) фильтров Чебышева или Кауэра, как правило, без трансформации нагрузочных сопротивлений.
Узкодиапазонные ВФС с Ку — — 1,1...1,2 также выполняют без трансформации нагрузочных сопротивлений. В то же время в перестраиваемых ВФС обычно одновременно осуществляют трансформацию сопротивлений. При проектировании перечисленных пассивных устройств стремятся обеспечить малые потери, т.е. высокий КПД. Причем в мостовых схемах сложения и ВФС требования к КПД являются первостепенными и во многом определяют схемы их построения. К сожалению, точный расчет потерь в тех или иных устройствах в большинстве случаев затруднен. Поэтому здесь в первую очередь приходится ориентироваться на опыт предыдущих разработок, экспериментально снятые характеристики разраБотанных ранее передатчиков, а также на расчеты и моделирование с применением ЭВМ и натурные исследования проектируемых устройств, 3.2.
Проектирование и расчет цепей связи на реактивных элементах Цепи связи на реактивных элементах используются главным образом в передатчиках, работающих на фиксированных частотах или в узком диапазоне частот с Ку = у /Га не более 1,1...1,2. В ламповых каскадах, если рабочий диапазон превышает Ку = 1,1... 1,2, обычно предусматривается перестройка ЦС по всему диапазону частот.
В ГВВ телевизионных передатчиков, где рабочая полоса частот составляет около 8 МГц, а Ку в зависимости от номера телевизионного канала может составлять приблизительно от 1 до 1,16, ЦС строят неперестраиваемые с применением методов широкополосного согласования (см. ~ 3.4 и 3.5), а в широкодиапазонных каскадах передатчиков декаметровых и метровых волн применяют УРУ (см, ~ 2.10). Каскады транзисторных передатчиков выполняют, как правило, неперестраиваемыми. Если Ку > 1,1...1,2, вплоть до Ку = 10...10з и выше, то ЦС строят как на ьСтэлементах, так и с использованием широкополосных трансформаторов на ферритах. При этом ЦС на ьС- элементах в первую очередь строятся как элементы широкополосного согласования (см.
~ 3.4 и 3.5), хотя одновременно они могут обеспечивать и трансформацию нагрузочных сопротивлений (как правило, небольшую по величине). Узкодиапазонные ЦС выполняют на основе простейших согласующих Г-, Т- и П-цепочек, главным образом в виде ФНЧ, когда в продольных ветвях включают индуктивности, а в поперечных — емкости (табл. 3.1). При этом, во-первых, обеспечивается более высокая фильтрация высших гармоник, во-вторых, выходные емкости и индуктивности выводов транзисторов сравнительно просто включаются в соответствующие реактивные элементы трансформирующих цепочек или образуют отдельные согласующие звенья (см.
~ 2.2). В-третьих, при таком построении 1- и С-элементы достаточно просто реализуются как в виде сосредоточенных элементов на частотах приблизительно до 15 ГГц, так и в виде распределенных элементов на основе отрезков полосковых линий на частотах, начиная с 100...300 МГц.
В отдельных случаях согласующие Г-, Т- и П-цепочки строят и в виде ФВЧ, когда в продольных ветвях стоят емкости, а в поперечных — индуктивности, либо по смешанной схеме ФНЧ-ФВЧ. Согласующая Г-цепочка (табл. 3.1, схемы 1 и 2) трансформирует сопротивление Лз в сопротивление Яг на заданной частоте Г. Согласующие Т- и П-цепочки (табл. 3.1, схемы 3 и 4) строят путем последовательного соединения двух Г-цепочек. Они допускают произвольное соотношение между сопротивлениями (Лг ф гсэ) и при выполнении их в виде ФНЧ обеспечивают лучшую фильтрацию высших гармоник.
Правая Г-цепочка трансформирует гсз в некоторое сопротивление Ла, а левая Г-цепочка — Яа в Я,, причем Ле должно быть больше К~ и Вз в Т-цепочке и меньше Я1 и Яз в П-цепочке. Практически Яе задают в 2...5 раз больше Яг и гсз в Т-цепочке и в 2...5 раз меньше Лг и Яз в П-цепочке. В таБл. 3.1 для схем 3 и 4 приводится частный случай, когда реактивные сопротивления всех трех 1- и С-элементов по модулю одинаковые (Хг. = 1Хс! = Х). При этом Т- и П-цепочки обеспечивают обратную трансформацию (инверсию) резистивных сопротивлении йг = Х /Ят (инверсный четырехполюсник) и одновременно сдвигают 3 фазу выходного напряжения по отношению к входному на *90'. В табл.
3.1 (схемы 5 и 6) приведены Т-цепочки, образованные последовательным соединением двух цепочек — одной в виде ФНЧ, а другои в виде ФВЧ. В зависимости от соотношения между гс1 и Яз в поперечнои ветви оказывается емкость Сз или индуктивность Ьз. Хотя схемы 2, 5 и 6 с позиции фильтрации не оптимальны, они достаточно широко используются в качестве межкаскадных цепей (см. ~ 2.2). Например, Г-цепочку устанавливают в выходнои цепи транзистора (см. рис. 2.2,в), в которой 12 и С2 включают вместо блокировочного дросселя и разделительного конденсатора; Т-цепочку по схеме 5 устанавливают на входе транзистора, при этом в 11 "входит" индуктивность вывода транзистора, а подстроечные конденсаторы С1 и С2 позволяют изменять коэффициент трансформации в широких пределах.
200 201 Отметим, что во всех схемах табл. 3.1 возможна замена индуктивностей на емкости и, наоборот, емкостей на индуктивности с теми же значениями реактивных сопротивлении. При этом схемы 1 и 2 меняются местами, схемы 3 и 4 из ФНЧ переходят в ФВЧ, схемы 5 и б также меняются местами, но при одновременной замене Н2 на Рсз и Л2 на Яы Расчетные соотношения для ьС-элементов Г-, П- и Т-цепочек в табл. 3.1 даны исходя из предположения, что реактивные элементы не имеют диссипативных потерь. Практически это допустимо при добротности ГС-элементов выше 30...50. Для определения рассеиваемои в согласующих цепочках мощности Р„в табл.
3.1 даны формулы для расчета КПД (и = Р„/Рв эх 1 — Рп/Рвх), в которых учитываются потери только в индуктивностях, так как в большинстве случаев С) . «Я д с. Если потери в конденсаторах соизмеримы с потерями в катушках ин дуктивности, например при реализации ь- и С-элементов на микрополосковых отрезках длинных линий, то для приближенного расчета КПД в эти формулы следует подставлять С?„= ОЩс/Яг. + С)с) — результирующая добротность ь- и С-элементов.
РУ В маломощных каскадах Г- и С-элементы выбираются или конст ируются исходя из требуемых их величин. В мощных каскадах, и в первую очередь в ламповых, катушки индуктивности и конденсаторы выбираются и проектируются исходя из величин протекающих в них токов, деиствующих на них напряжений и реактивных мощностеи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
