Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 66
Текст из файла (страница 66)
3.19 находят значение нормированной оптимальной частоты стыковки Пс основного ФНЧ и дополнительного ФВЧ. Одновременно для данных гасу и гп уточняют значение КБВф яы которое должно быть не ниже определенного в и. 4 для вилки фильтров при /7 х „,и = Вэж и. Отметим, что согласно табл. 3.18 при Ьо = 1,25 дБ увеличение К~» „, до )7эх и — 1 1550„е, позволяет заметно повысить КБВф;„. Если при этом необходимо снова перейти к Ке, „, например равному Л „, = 50 или 75 Ом, то на входе данной вилки фильтров следует установить понижающий ФНЧ-трансформатор (см. 5' 3.2) с полосой пропускания до (3...5)/„, который будет трансформировать Кэх ном = 1~155/Гн нам э Квх нам = )7н ном В схемах рис 3 55 д,в Ьд дСдол алементы дополнительного ФВЧ определяют по формулам /яе м / 4 = 18,93 МГЦ; /яз = (1,585)4 ° 3 = 30 МГЦ. 5.
Коэффициент бегущей волны ВФС КБВф > 0,7/0,8 = 0,875. 6. Неравномерность АЧХ в полосе пропуска»»я фильтрующей системы; б < (1-0 875) /(1+0 875) = О 0044»л» Ьа < 1048[1+0875)~/(4 0 875)) О 02 дБ. 7. Необходимое минимальное затухание, которое должен обеспеч»езть каждый фильтр в полосе задержания, аф > 60 — 15 — 5 = 40 дБ. 8. Норм»роезнная частота в полосе задержания 4742 = 2/1,585 = 1,26.
9. При афз > 40 дБ и О < 1,26 целесообразнее брать ФНЧ Каузрв. По [3.4, рис, П.2.31) выбираем фильтр Кзуэре 7-го порядка С07-05-57 с Ьа = 0,011 дБ, 47, = = 1,195, аф = 40 дБ и нз [3.4, табл. П.1.14[ определяем с» У «озффициенты для схемы на рис. 3.54,5: су = 0,6744; сз = 0,1712; 12 = 1,202; сз = 1,197; се = 0,8734; 14 ю 0,7840; сс = 1,049; се = 0,6973, Ге — 0,7512; ст = 0,3467. 10. По (3.59а) определяем значения Ь- н С-элементов 1-го фильтра, причем надо принять /„, = О, так яак выбран ФНЧ: С, = 0,6744/(2 3,14 4,755.10' 50) = 4,518 10-' м»Ф; С, = ОД712/Р З,14 4.755 1О' 5О) = 1347 10-4 мкф.
ьо = 1202. 50/(2 314. 4 755 104) = 2012 мкГн; Сз = 1,197/(2 3,14 4,755 104 50) = 8,020 10 4 ыкФ; С, = О,'8734/Р. ЗД4 4,755 10'. 5О) = 5852 1О-' сф; Ь4 = О,784О 5О/р 3,14 4,755 1О ) = 1,З12 мягн; Се = 1,049Д2 ° 3.14 4,755 104 50) = 7.028 ° 10 4 мкф; Се = 0,6973Д2 ° 3,14 ° 4,755 104 ° 50) = 4.672 10 4 мкф; Ье = 0,7512 50/(2 3,14 4,755 104) = 1,.257 мкГн; Ст = 0,3467/(2 ° 3,14 ° 4,755 10 50) = 2,323 10 4 мкФ. Значения С- и С-элементов следующего 2-го фильтра необходимо соответственно уменьшить е 1,585 раза» т.д. Определяем 2»/я,се,й = сс/КР4 = 0,6744/1,585 = 0,4255.
Сравнивая зту величину с требуемой согласно (2.1), (2.35)» (2.38), делаем вывод, что данная ВФС может быть использована только в однотакт»ом ключевом ГВВ с формирующим контуром по схеме рис. 2.19,б, а также з деухтаятных ГВВ по трансформаторным схемам рис. 2.6 е режиме класса В. При выборе и конструировании катушек индуктивности и конденсаторов фильтра необходимо знать действующие на них токи 17, или /с, напряжения (/ь или (Рс и реактивные мощности РР, или Рс [3.54) в рабочем диапазоне частот. Для этого следует обратиться к расчетам на ЭВпт. Иэ расчета токов /ь в катушках индуктивностей и напряжений 1/с на конденсаторах при известных сопротивлениях потерь гь в индуктивностях и проводимостей потерь ус в конденсаторах можно определить рассеиваемую на них мощность Рьп = 0,5гь/ь, Рса = 0~5ус(7с. 2 2 Суммируя мощность потерь во всех С- и С-элементах фильтра, можно рассчитать КНД фильтра на той или инои частоте: у)ф[,/) = Рв[Г~([Р»[Д+ ЕРьв[~)+ ЕРсп[5)) [3-63) Как показывают расчеты, напряжения и токи, действующие на С- и С-элементы ФНЧ, в 3...5 раз, а реактивные мощности в 10...20 раз больше номинальных значений напряжения, тока и мощности в сопротивлении нагрузки Л „фильтра.
Причем наибольших значений они достигают на 1 /в. Поэтому для снижения потерь в фильтре при выборе конденсаторов и конструировании катушек индуктивностей надо стремиться, чтобы их добротность достигала максимальных значений на à — /в. Кроме того, иэ-за возрастания токов, напряжений и реактивных мощностей в С- и С-элементах при настройке ФНЧ в номинальном режиме нельзя, чтобы рабочая частота / превышала граничную /». Примеры практического построения ВФС в виде переключаемых фильтров даются в [3.25).
Рассмотрим особенности построения ВФС в виде неперестраиваемого фильтра при /С/и = Га.п//» и передатчика менее 1,2...1,3. В этом случае проектирование можно вести так, чтобы найти оптиыальное значение полосы пропускания фильтра, т,е. его /» ф и / ф, и число его звеньев, при которых будут обеспечиваться наименьшие потери в СС- элементах, т.е. наибольшии КПД фильтра в рабочей, более узкой, от Г и до /, „полосе частот. В этом случае в ГВВ также для фильтрации высших гармоник [и > 2) следует применять ФНЧ, а не ПФ.
При использовании ФНЧ Каузра при заданной фильтрации аф на частоте Га = 21„» по мере увеличения числа звеньев [т оо) граничная частота полосы пропускания / приближается к граничной частоте полосы задержания /„т.е. полоса пропускания становится равной полосе задержания, и одновременно снижаются потери в фильтре до минимально возможных [3.12]. У фильтров Баттерворта и Чебышева при тех же значениях затухания аф и частоты /, = 2/» и минимальные потери достигаются при оптимальном числе звеньев [т = т,п ), которое определяется только требуемым затуханием аф. При этом потери оказываются в 2...3 раза больше, чем минимально возможные в фильтре Кауэра.
При выборе фильтров Баттерворта или Чебышева предпочтение следует отдать вторым. У фильтров Чебышева потери получаются несколько меньше, а полоса пропускания заметно больше. При Ьа = 0,1... 0,2 дБ полоса пропускания при т = та„е составляет 0,3...0,4 от предельно возможной, достигаемой в фильтрах Кауэра пз — осу [3 12). Иэ сказанного следует, что в качестве ВФС ГВВ надо применять ФНЧ Кауэра. Применение ФНЧ Чебышева целесообразно в тех случаях, когда затруднена практическая реализация ьС-элементов ФНЧ Кауэра или когда требуется нарастающее затухание аф в полосе задержания по мере увеличения частоты (1>1а). При переходе к ПФ потери возрастают еще в два раза, и их применение целесообразно, только если требуется обеспечивать затухание на частотах ниже /„„.
При проектировании ВФС для уэ- е кодиапазонных ГВВ в виде ФНЧ можно воспользоваться методикои расчета, ХФ Яр,/щуе-зуев .у изложеннои выше с учетом отмеченных обстоятельств. Во-первых, неравномер- Рис. 3.37 300 301 при ш/Ь ( 0,35(1 — ЦЬ) и ш ) б Лер ( Л~/;/с = с//„~х/е, (3.65) Л„р — — 2т/еш(1 + ггб/4ш).
с,ф = 0,5(с + 1) + 0,5р(с — 1), (3.66) где при ш/б > 0,35(1 — Т/б) ЮФ 30х ~ =,/;(„„/ь+ с/) (3.64а) (3.67а) ~с сс (3.676) Рис. З.зв 302 303 ность АЧХ в полосе пропускания рассчитывают по (3.55). Однако при Куе — ~ 1 можно эадаватьсЯ непосРедственно гЛп = 0,1...0,2 дБ, поскольку путем незначительной подстройки 1.С-элементов фильтров всегда можно добиться точного согласования (сга = О) в узкои рабочей полосе частот Ь/з = /э „— /вв -ч О. Во-вторых, определяют граничную частоту полосы пропускания ВФС в виде ФНЧ.
При использовании ФНЧ Кауэра /е ф задают на 10...20 % меньше частоты /, = 2/еап на которои необходимо обеспечить заданное затухание аф (рис. 3.57); /ьф = (0,8...0,9) 2/на. При использовании ФНЧ Чебышева граничную частоту /э ф задают примерно как среднеарифметическое между /ь „и /з = 2/зл, т.е. /эф - 0,5(2/к„+ /ь в).
Рассчитывают нормированную частоту в полосе задержания Й, = /э// ф и далее расчеты ведут согласно п. 8-10. Отметим, что число звеньев гп должно быть близким к гп,ле (3.43) как для ФНЧ Чебышева, так и для ФНЧ Каузра. 3.11. Проектирование и расчет элементов колебательных систем на отрезках коаксиальных и полосковых линий В диапазонах ОВЧ, УВЧ и СВЧ при построении колебательных, согласующих и фильтрующих цепей широко используют отрезки линий передач с поперечными электромагнитными волнами (волнами класса Т). Строго говоря, к таким линиям относятся коаксиальные волноводы (рис. 3.58,а), коаксиальные и полосковые кабели (поперечные сечения кабелей показаны на рис 3 16) и симметричные полосковые линии (ПЛ) (рис 3.44,г). В широко используемых на практике несимметричных полосковых линиях (рис. 3.44,д) распространяется гибридная волна и имеет место дисперсия.
Однако в большинстве практических случаев расчет несимметричной полосковой линии с небольшой погрешностью можно производить по формулам, справедливым для линий с волнами класса Т. При проектировании элементов колебательных систем на отрезках линий передач задаются или рассчитывают волновые сопротивления линии ш и длины отрезков. В ОВЧ и нижней части УВЧ диапазона используют отрезки стандартных кабелей. Их параметры Были приведены в табл.
3.3. Симметричные и несимметричные полосковые линии типичны для схем УВЧ вЂ” СВЧ диапазонов. Волновое сопротивление полосковой линии (ПЛ) (рис. 3.44,е) можно рассчитать по формулам [3.10): где сг = 1(1 — Т/б); ггСу = 2а 1п(се + 1) — (сев 1) 1п(аз — 1) Я, = 60 1п(4Ь/хсГ)/угс; (3.646) где с1 = 0,5ш+ 0,81 — 0,121з/ш; з — диэлектрическая проницаемость материала заполнения.
Регулярность линии передачи может быть нарушена за счет распространения волн высших типов: класса Е или класса М, характеризуемых критической длиной волны. Для обеспечения одноволнового режима работы геометрические размеры линии следует выбирать так, чтобы на верхнеи рабочей частоте /„, при Ль„„ = с//,„ьх выполнялось неравенство где с = 3 10 м/с — скорость света. В ПЛ при условии 1 (с, б Приведем основные соотношения для расчета параметров несимметричной ПЛ, получившей название микрополосковой (МПЛ). Как следует из чертежа поперечного сечения МПЛ (рис. 3.44,д), ее образуют металлическая полоса шириной ш и толщиной 1 и металлический экран, между которЫми находится подложка из дивлектрика толщиной И проницаемостью с > 1. Обычно Т (( Ь и 1 (( ш.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
