Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 60
Текст из файла (страница 60)
192- 193). Затем находят значения 1.- и С-элементов или геометрические размеры основных и подводящих полосковых линий (по формулам (3.40) и (3.42), приняв 6,/Лз = 0,25 и /з = /е, и з 3.11). В качестве примеров на рис. 3.41 показаны мостовые схемы на 1С-элементах с изолированным и заземленным Вб, а в табл. 3.14 приведены значения реактивных элементов и сопротивления Во для трех отношений В,х/В„. Для правильного выбора и конструирования СС-элементов мостовых схем необходимо знать токи, напряжения и реактивные мощности, действующие в них, а также вносимые ими потери и далее рассчитывать КПД моста.
Здесь можно поступать аналогично 1 3.2 с учетом того, что напряжения на каждом входе моста Гг,„= т/2Р„Вью на выходе 77а =,г2РзВн, напРЯжение на Вб Равно нУлю (в номинальном режиме) и поэтому напряжения на продольных реактивных элементах и„. = ~~,',~~. 6.1 ° ь.* ° ", ° ° -1ю * у г ° ин. в схеме рис. 3.41,бнапряжения на Г и СЗ, подключенных к Вг„равны 17 „. Отметим, что в приведенных формулах Р,„— мощность, отдаваемая одним из генераторов, Є— мощность, получаемая двумя генераторами.
Расчет мостов при реализации их на симметричных и несимметричных полосковых линиях с учетом потерь в них дается в [3.7, с. 138-142). Для расширения диапазона рабочих частот до Ву = 1,5 .. 4 и выше в мостах на сосредоточенных 1.С-элементах применяют специальные широкодиапазонные четырехполюсники, расчет которых дается в [2.3).
В мостах на линиях с еэ = Л/4 и Х, < Л/4 переходят к ступенчатым мостам или попарному сложению [1.1, рис. 3.45), в которых оптимальным образом подбирают волновые сопротивления линии и величины балластных сопротивлений отдельных ступеней, чтобы обеспечить наилучшие частотные характеристики при заданном Вг. Некоторые частные примеры таких мостовых схем приводятся в [2.3; 3.1; 3.5]. Другой способ расширения полосы в мостовых схемах на линиях — переход к схемам с распределенным балластным сопротивлением. В [3,20) приводится конструкция моста с 77 = 2 с распределенным Вб, который обеспечиьает полосу от 0,6 до 18 ГГц. 3.8. Проектирование и расчет квадратурных схем сложения и деления мощности Квадратурные мостовые схемы благодаря целому ряду преимуществ [1.1) широко используют при построении отдельных радиочастотных каскадов (см.
з 2.2), телевизионных и УКВ-ЧМ передатчиков з виде двух полукомплектов (см. гл. 7 и 8), а также при суммировании мощностей генераторов (см. 1 2.7 и [2.3)), Структурная схема резонансных квадратурных мостовых схем приведена в [1.1, рис. 3.46]. Такие мосты выполняют на относительно низких частотах на четырехполюсниках из сосредоточенных СС-элементов, а на относительно высоких — на четвертьволновых Л/4 или укороченных < Л/4 отрезках длинных линий. Реактивные сопротивления 1С- элементов и волновые сопротивления четвертьволновых пиний определяют из соотношений [1.1, с.
196]. Для перехода к мостовой схеме на линиях с 7, < Л/4 необходимо воспользоваться соотношениями [1.1, с 193). Расчет геометрических размеров (ширины и длины) полосковых линий, на которых выполняются квадратурные мосты и подводящие к ним линии, можно выполнять по (3.40) и (3.42), приняв 7,/Лз = 0,25 и /з — /з и используя материал 1 3.11. Рассмотрим особенности построения мостовых схем на сосредоточенных 1.С-элементах. В качестве четырехполюсников лучше использовать П-цепочки [2.3, рис. 6.5,а,в), так как в этом случае можно объединить реактивные элементы соседних четырехполюсников и тем самым уменьшить их общее число до восьми.
Возможные четыре варианта построения таких схем показаны на рис. 3.42. При заданных входных 270 271 л/с (я.)-я с и) /С 2„-Я 2 1'22 1 а/ е г я,(я„)-я й/с яэхг я и) м яэ) Рис. 3.43 Рпс. 3.42 [Хдап[ = 1/(2х/ОСдап) = ас1 В 272 273 Сга 4 Я,Я) сгг сгэ я 1 2 2 Я„ Со) 222 сгг ыс с) Вах1 = Вэхг = Вих и нагрузочных Вп = Вв сопротивлениях реактивные сопротивления ЕС-элементов определяют иэ соотношений, следующих из [1.1, с. 196): для "продольных' и "поперечных" индуктивностей и емкостей х„=х =,~ю,ои.Л,; х,.=х..; х.,=и.; для "входных" и "выходных' емкостей или индуктивностей в схемах рис. 3.42,а,б Х„= Х„= И „,./В,„Вп/(т/гк.„+,/В,„Вп); Хзз Х44 — Ви о /охэхВп /( /2Вп + 'и/ВихВп), для "входных" и "выходных" реактивностей в схемах рис.
3.42,в,г Х11 = Хзг = ч-Вих'и/ВихВоо/(1/2Ввх — ~/%ха) (3.36) Хзз = Х44 = ~В т/Вид Вп/(т/2Вп — 1/Яих Вн), где знак минус — для схемы рис. 3.42,в, знак плюс — для схемы рис. 3,42,г. Если в результате расчетов по (3.36) получаются отрицательные значения, то включают емкости С11 и С22 или Сзз и С44, если положительные — индуктивности 7,11 и 7,22 или 7,зз и 744. Отметим, что при В „= 0,5Вп или В, = 2Ип согласно (3,36) Х11 = Х22 = со или Хзз = Х44 —— со и мостовые схемы на рис. 3.42,в,г содержат всего по шесть реактивных элементов.
Расчеты напряжений и токов в ьС- элементах, расчет в них потерь и далее КПД моста можно проводить так же, как для схем рис. 3.41 в з 3.7, с учетом того, что в номинальном режиме согласно обозначениям на рис. 3.42: У11 — У 1~ У22 = У 2', Узз и У44 равны 0 или У; У = У О,ьх Я, и,' = '2О: о и о охи оаг „У,„. На рис. 3.43,а приведен квадратурный мост на четырех отрезках линий с го = Л/4 (см.
[1.1, рис. 3.47,6)), так называемый двухшлейфовый мост. При Вих — — В„= В волновое сопротивление продольных линий Яо1 —— В/1/2, а поперечных Я,з — — х,з = В. Если укоротить продольные линии до го = Л/8, то согласно [1.1, с. 193) их волновое сопротивление увеличится до В: Я'1 — — 7~1/э)п(2х/8) = В/(т/2ып45') = В.
При этом реактивные сопротивления дополнительных конденсаторов, подключаемых на их входе и выходе, также равны В: — — В. 1 — э) п(2х/8) 18(х/8) т/2(1 — з1п 45 о 18 22 о 30') Преобразованная таким образом схема на рис. 3.43,бсодержит четыре отрезка линий с одинаковыми волновыми сопротивлениями, равными нагрузочным (Яо1 —— Лог = лоз = В). Конденсаторы Сда„могут обеспечивать дополнительную фильтрацию высших гармоник. Если теперь 'заменить поперечные четвертьволновые линии (шлейфы) П-цепочками ° . "« Г~этзаавзэг~х ««;:,Iу;;:.
ел ) ф~~ссс Й444' д) х МЖ' 'у)«~ г) д) Рис. 3.44 И' д 'б'х' д '';ю' '', «~ в) в виде ФВЧ [1.1, рис. 3.42,в) с Хд = [Хп) = В, то переидем к схеме рис. 3.43,в, которая содержит только продольные линии с б, = Л/8 и два поперечных" конденсатора Сдав, сопротивления которых равны У,*, = [Хд„„[ = 77. Простейшие односекционные на СС-элементах и двухшлейфовые на линиях квадратурные мосты сравнительно узкополосные.
Ориентировочно Кг составляет 1,05...1,1. Для расширения Ку до 1,5...2,0 следует переходить к двух-, трехсекционным или трех-, четырехшлейфовым мостам с оптимально подобранными величинами ЕС-элементов секции или волновых сопротивлений продольных линий и шлейфов [2.3, 3.7). Дальнейшее увеличение числа секций или шлейфов при оптимальном подборе волновых сопротивлений продольных линий и шлейфов позволяет получать еще большие значения 7Г7, но ценой резкого усложнения схемы.
Кроме того, возникают трудности практической реализации продольных пиний и шлейфов из-за значительного перепада их волновых сопротивлений. Для расширения полосы пропускания в квадратурных схемах на сосредоточенных ЕС-элементах вводят дополнительную магнитную связь между индуктивностями, а увеличивая число таких секций до 4 — 6, можно повысить Ку до 10,, 100 [3 13) На частотах выше 50 п1Гц конструктивно проще выполнять мосты на двух или нескольких связанных четвертьволновых линиях.
Если при этом на низких частотах геометрическая длина линии оказывается большой, их иэгибают, например, в виде меандра. Особенности расчета ква-. дратурных мостовых схем на связанных двухпроводных и коаксиальных линиях на большие мощности (выше киловатта) рассматриваются в у 8.6. Ниже обсуждается только проектирование сравнительно глаломощных (ниже 0,1...1,0 кВт) широкодиапазонных с Ку < 2 квадратурных мостовых схем на симметричных и несимметричных полосковых линиях.
Применяют следующие конструкции полосковых линий: симметричные линии с лицевой связью беэ или с диэлектрическим заполнением (рис. 3.44,а); симметричные линии с боковой связью без или с диэлектрическим заполнением (рис. 3.44,б); несимметричные линии с боковой связью на диэлектрической подложке (рис. 3.44,в) Главная особенность квадратурных мостовых схем для суммирова- в и' ния мощности двух одинаковых генераторов или деления мощности на две равные части (такие мосты называ- а) г ют трехдецибельными направленными ответвителями) — необходимость 4 И' г относительно сильнои связи между линиями. Первая конструкция (рис. д» 3.44, а) достаточно просто выполняется в отсутствие диэлектрика.
В ней легко обеспечивается необходимая сильная связь при относительно большом расстоянии между полоско- д) выми линиями Однако при диэлектрическом заполнении, применяемом Ряс. 3.45 не только с целью уменьшения геометрической длины полосок (в ггв,ф раз), но и для механического крепления полосок, возникают технологические трудности, связанные с критичностью толщины диэлектрической прокладки между полосками, измеряемой долями миллиметра.
Выводы верхней и нижнеи полосок делают "крест-накрест" (рис. 3.45,а), что позволяет располагать входы и выходы (выводы 1-4 и 2-3) по одну сторону относительно линии. При диэлектрическом заполнении существенно проще технологические конструкции на рис. 3.44,б,в. Однако зазор в между полосками получается не только необычайно малым (при 5 или Ь, равном 1 мм, и в — 10 зазор составляет 15...40 мкм), но, главное, очень критична точность его выполнения и, кроче того, резко снижается электрическая прочность мостовой схемы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
