Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Противоречивость требований наибольшей фильтрами и наименьших потерь частично разрешается переходом.к двух-, трехконтурным н более сложным цепям, в которых можно сформировать боже прямоугольную АЧХ. Хотя прн этом общее число ЕС-элементов возрастает, относительные реактивные токи в них существенно уменьшаются и КПД оказывается выше. Кроме того, поскольку требуется отфильтровывать только высшие гармоники, ВКС целесообразно строить не в виде полосового фильтра'(ПФ),например, состоящего из параллельных и последовательных ЕС-контуров, настроенных на основную гармонику, а в виде ФНЧ, образованного последовательным соединением Г-, Т- н П-цепочек, в которых в продольных ветвях включены индуктивности, а в поперечных — конденсаторы.
При одинаковых значениях коэффициента фильтрации н добротности Е н С-элементов это снижает контурные токи н напряжения и уменьшает в них потери (примерно в 2 раза). Отметим, что схему на рис. 3,51 можно рассматривать как Г-це~~~ку, ко~орах прн Х, = И)юС~ Хз =)юЕ.з являет~~ двухзвснным ФНЧ. Рассмотрим построение ВКС в виде многозвениых ФНЧ, элементы которого перестраиваются при смене рабочей частоты передатчика.
Такие ВКС применяют, в первую очередь в ламповых передатчиках мощностью выше ! 0...20 кВт, например, в виде П-контура илн сдвоенного П-контура (рис. 3.52). Выбор числа Х.С-злемемгов ВКС н их величин определяется как требованиями к фильтрации высших гармоник, так и обеспечением заданной трансформации нагрузочных сопротивлений, например входного сопротивления антенны ~~ нли филера.У Е в номинальное нагрузочное сопротивление лампы М,. В качестве примера на рнс.
3.53 приведены зависимости КПД от фильтрации второй гармоники по току Фп для одиночного (т = 3) и сдвоенного (т = Я П-контуров прн Е „= Д, = Я„, т, е. прн резистивной 202 вс г е б сй е» Яь и) Д~ ьА и) формирует нагрузочное сопротивление М„ в Я . Звено П1 трансформируетвходноесспротивление фидера (антенны) У в номинальное нагрузочиое сопротивление Яв. Как н звено 1, в котором сопротивление Е.еС -контура на частотах высших гармоник емкостное, звено П1 представляет П-контур и вносит дополнительную фильтрацию высших гармоник в нагрузке.
м др де ел .ю гр ле ааволя г .рг ле гр лм л~ ем лм юю вм Рис. 3. 53. Звврснмость КПД ВКС от котффншинтв фивьтрвлин Рис. 3.52 Вмкоднвк колебательнвл снстемв в ниле П- и сдвоенного П-конеуров / нагрузке и отсутствии трансформации сопротивлений, при добротностях Д = Дс = 250 и Дс = оо. Видно, что П-контур обеспечивает удовлетворительные характеристики (КПД не ниже 80...90%) при ае, ие более 40...50 дБ. Переход к сдвоенному П-контуру целесообразен только при более высоких требованиях к фильтрации.
Исключение может быть прн построении ВКС для передатчиков ДВ диапазона, в которых полоса пропускания в П-контуре может быть сонзмерина нли меньше полосы передаваемого сообщения. Поэтому для расширения полосы ВКС мажет быть оправдан переход к сдвоенному П-контуру ахун ав < 40...45 дБ ценой усложнения н дюкс незначительного снижения КПД. В ВКС мощных передатчиков (250...500 кВт и выше) выделяют отдельно функпзеи фильтрации и трансформации нагрузочных сопротивлений между отдельными звеньями или контурами. На рис.5.54 показан пример построения ВКС вещательных КВ передатчиков мощностью 2%...5()0 кВт.
Промежуточное звено П (СозЬеСз) обеспечивает основную фильтрацию высших гармоник, ие внося трансформации нагрузочных сопротивлений. В звене 1'индуктивность 2,е вместе с выходной емкостью лампы С образует контур, насзроенйый на частоту ниже рабочей: сц; = (МАЙ,С < в. Поэтому иа частоте со контур представляет небольшое емкосттеое сопротивление и вместе с катушкой индуативнасти 2.3 и конденсатором Сз трансге. й Рне.
3.54. Схема ВКС моогного лампового генератора Нагрузкой передатчика является антенна, которая характерюуезся номинальным сопротивлением М„~„и значением КБВ„, определяющим на комплексной плоскости, аналогичной плоскости на рис. 3.15 для Я „н КБВьо круг, в пределах которого входиоесопротзевление айтениы может отклоняться от Ма„ем. Для современных антенн КБВ„м 0,7...0,8.
Однако во многих случаях, например лля рцдиовацвтекьйых передатчюеов КВ диапазона, примешпМ''антенны'сМБВ до 0,5 и даже 0,3. Кроме того, фидер,' соединяющий антенну с передатчиком, из-за У6 ,-е М„но„может тоже вносить заметные Рассогласованил 'н сто входное сопротийланне'2' может отклоняться от Ран,', в еще бпльшнх пределах. Поэтому передатчик должен обесцечиватй рабопзспособиость прн,КххВ филера(((БВ„антенны), составляющем ие более 0,2...0,5. Для этого согласующее устройство (звено 1П на рис. 3.54) давкмо обеспечивать на всех частотах рабочего диапазонатрансформацию Я е илн Яа в )г„(в случае ВКС в виде одного или'адвоениого П-контура, как на рис.
3.53, — трансформировать в Яма), В передатчиках малой н средней мощностей, особенно крн работе на укороченную антенну (длина внбраторв много маныпе М4), величина Я„~~ Яа или Яма. В этом случае согласующее устройртво с,антенной должно скомпейснровать реактивную составлдющую Х„. (орычио ~Ха~ » Ген) н трансформировать только в сторону повышения хха в ееа (или М ). Поэтому согюсующео устройство может быть более простым — в виде Г-цепочкн (рис. 355). Индуктивность 1. компенсирует реактивную составляющую входного сопротивления антенны ЦХД а ~ ~Х„Р и вместе с емкостью С траисформирусг Я„в М„(или Я ). Поскольку требуется отфильтровывать только дискретные частоты — высшие гармоники (2а, Зе и т. д.), то можно устанавливать специальные резонансные контуры — последовательные (рис.
3.56д) ияниараллельные(рнс. 3566),настраиваемыеначастотыл хгармоник, т. е. в ВКС включают дойолнительные узкополосные режекгорные фильтры. Обычно ограничиваются включением фильтров на наиболее интенсивные вторую и третью гармоники. Включение резонансных контуров в первую очередь целесообразно в перелатчиках, работающих на а) ф Рис. 3.55. Схема согласующего Рнс. 3.5б.
Схемы включение дополнительных резонансных контуров, настроенных на вторую н третью гармоники одной фиксированной частоте, например в телевизионных. Однако нх часто устанавливакьт также в радиовещательных передатчиках ДВ; СВ, КВ диапазонов, которые работаот на одной или нескольких мьраисе известных частотах, а потому могут быть осуществлены точиал настройка и перестройка дополнительных фильтров на нужные гармони- З щнрекодиапазонных передатчиках, часто псрсстраиваемых, прнмененнеЗеьс в анде многозвенный ФНЧ. требует согласованной пересаройюв по определенному алгоритму всех.ЬС-злементов:в дзщпазоис частот (см. $ 3.! 0).
Возможно другое ранение, исжлвчающее трудоемкую ручную нли сложную автоматическую перестройку нндуктивностей и конденсаторов, надежность и срок "службы которых заметно немытое, чем у постолщпдх, а также сокращающее врсмл перехода с одной частоты на другую. Длл зтогома выходе перекат нкплклиучакзт один илн к фильтров, переключаемых на отдельные поддиапазоны. Обычно фильтры проекгнруютсл без трансформации нщрузочного сопротивлении (Я „, м Я„), и их приидто называть филвггйнхми гсйхыоннк (ФГ). На рис.
Ъ.5у показана струкгурпвй схематакого устройства, которое содержит два переключателл илн реке и только. одно перестранваемое Рнс. 3.57. Струкгурнал схема широкодиапазонпого ВЧ тракта с ВКС в виде псрнппочаемых фильтров и соггнпувлнаго устройства вручную или автоматически согласующее устройство (см. 3 3.10), 'обеспечивающее прн перестройке по частоте н прн смене антенны трансформацию на основной частоте ~~ нли 2 В в номинальное нагрузочное сопротивление Я„„ои с КБВ„обычно не ниже 0,7...0,85.
Рассмотрим особенности построения переключаемых фильтров. Каждый (-й переключаемый фильтр проектируется на заданную неравномерность АЧХ Ь нли Ьа в полосе пропускания от в,„до (оар в которой обеспечивается КБВВ на входе фильтра не ниже 0,7...0,9 прн номинальном нагрузочном сойротивлении Я„„о„. При работе на рассогласоввнную нагрузку Я„и Яи иеи с КБВ„ входное сопротивление фильтра оказываетщ в пределах круга на комплексной плоскости (см. рнс.
3.1э1, определяемого КБВ„на его входж КБВ,„= КБВеКБВ„. (3.30) Поэтому ВЧ генератор должен проектироваться и обеспечивать работоспособность при КБВ его выходной цепи, определяемом (3.30). Очевидно, что чем выше КБВ„н КБВВ, т(щ легче проектирование и работа ВЧ генератора, но усложйяеэся построение согласующего устройства (СУ) и фильтров. В каждом конкретном случае существуют оптимальные значения КБВ„КБВе, при которых достигаются оптимальные характеристэп(и СУ, фильтров и ВЧ генератора. Искодя нз требований к фпльтрацни высших гармоник, начиная со второй, каждый фильтр проектируется на'заданное значение ае в полосе задержания от (с ~ 2(о„,:"По этой причине коэффициент перекрытия по частоте 1-го фильтр» не может быть более 2 (К, < 2). При этом по мере прибяиж»ния К, -+ 2 (так как (о„-+ 2(о ) переходная область между полосами пропускання и задержания (от се„до 2в на рис.
3.58) сужается, что при заданных значениях па н ае потребует резкого усложнения (увеличения числа ЬС-элементов) фильтра. Поэтому практически Кд <4~ы ым Гые( рис. 3.58. Частотные аараитеристиаи ФНЧ Каузра(Пи Чебеиисаа(23 выбирают от 1,б до 1,8. Такие фильтры гармоник принято называть яаяусклкуеными. Как показывают расчеты, наилучшими по наименьшему числу реактивных элементов при заданных значениях сиу, ае и К, оказываются так называемые ФНЧ Каузра (рис, 3.59,а), которые содержат резонансные контуры, настроенные на определенные частоты полосы задержания. Амплитудно-частотная характеристика ФНЧ Ка> эра приведена парис.
3.58. Если исключить |,- и С-элементы, показанные на рис. 3,59 штриховой линией, то переходим к ФНЧ Чебышева. При тех же значениях а)а, ав и К, зти фильтры требуют большего числа ЬС-элементов, но проще в настройке и обеспечивают нарастающее затухание в полосе задержания (см. рис.
3.58), что обусловливает достаточно широкое их применение на пракппсе. Отметим, что ПФ Каузра и Чебышева соответственно при тех же условиях требуют заметно большего числа ЬС-элементов. Еспи нет дополнительных соображений и требований, то с позиции песнопения мипнмального числа ХС элементов у всех и переключаемых фильтров целеаюбразио выбирать одинаковые коэффициенты перекрытия по частоте: (3.31) Л Куз '" КЛ '- Ле При заданном коэффициенте перекрытия по частоте передатчика К„= еу /еу, и известном КЛ можно определить число переключаемых фильтров: 1с = 18КуьЛ8КЛ, которое округляют в бояьщую стор)уну до целого числа. Например, для КВ передатчика, перекрывающего диапазон 1,5...30 МГц, потребуется пять-шесть фильтров. На рис. 3.
б0 показаны частотные характеристики переключаемых фильтров. Важно отмеппь, чт6 абсошотные рабочие полосы пропускания от оуы до су . у всех, ФНЧ существейна различаются. В нашем примере у первого фильтра полоса составляет примерно 1 МГц, а у последнего около 12 МГц. Установка переключаемых фильтров с равными К (см. (3.31)] дарактерна для транзисторных генераторов иа частотах до 30...100 МГц. На Ьь " б б Рис. З.бт. Схемы ФНЧ Коуара и Чебыа — наеннамьинни е иауаииоеьногн нон. иннатара СС б — наеннаньыьнса с иос. аеиеиатеиьное катумнн нииукнвиости С~ 4~-4а 4~ Ж Ы е а»= а Ряс. З.бе. Чаететаыа аарактчянтааа а пернеяечеиама ФНЧ этих частотах выходная емкость транзиствров мало сказывается, поскольку а к 0,95...0,1, генераторы строят двухтактными нашироколиапазонных трансформаторах и при необходимости с суммированием мошнастейв шнрокодиапазонных:амютовых схемах, навыходе которых уопаиавливакгг перевпочасмыс фильтры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
