Карякин В.Л. Цифровое телевидение (2-е издание, 2013) (2) (1143040), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Цифровое телсаш!евле/ В.Л. Карякин. - Кб СОЛО!.1-Пресс 248 Глава 8. Ипформацаониые технологии проектирования усгройспь систем в сетей цифрового телевидения В настоящем разделе учебного пособия рассмотрена методика оценки струшурно-параметрического синтеза широкополосных согласующих цепей по заданной многокритериальной целевой функции для усилителей мощности (УМ) телевизионных радиопередатчиков с использованием инструментальной среды визуального ьюделирования МИ'О. Для линейных систем, условие максимума передачи мощности достигается, когда активное сопротивление цепи потребителя сигнала (нагрузки) равно активному сопротивлению источника сигнала, а реактивная часть сопротивлений цепей ногребителя и источника сигнала противоположна по знаку.
В теории комплексных переменных, зта связь известна как комплексное сопряжение. Комплексно-сопряженное число Я". получается нзмснениеы знака мнимой части числа Х Таким образом, для линейных систем условием для передачи максимальной мощности от исгочпика нагрузке является следующее раасяспю Здесь Е» — комплексное сопротивление нагрузки; Х„' — комнлсксносопряжеи!гос сопротни!еыис источника сипела.
При изменении рабочей частоты могут существенно изменяться компоненты активной и мнимой составляющих сопротивления источника сигнала У . Разработка устройства преобразования стандартных сопротивлений на!)гузки Е„, пошгсржнва!оп!его комплексно сопряжепну>о связь с изменением сопротивления исгочника сигнала 2ь от частоты является наиболее сложным аспектом широкополосного проектирования. В усилителях мощности иногда требуется поддержание широкополосного согласования с источником сигнала ири условии обеспечении мииимильггььс имцишйиых вскагисиии или микпгмильлиго КЛД.
Решение этих задач также осуществляется обеспечением игирикииилисггеи комплексии-соггрлмгеииой слизи е иетечгткем сигнала, по при этом сопротивление источника сипела лля реализации каждого из рассмотренных условий будег отличаться от сопротивления, обсспечиваннцего максималы!у!о мощность. 8.5.1 Оценка ог!тиыаггьного сопротивления нагрузки источника сигнала В общем случае УМ радиопередатчиков содержат активный элемент (транзистор), входную и выходную цепи согласования, а также цепи питания и смещения.
Вхоцная цепь согласования граксформируст входное сопротивление транзистора в оптимальное сопротивление нагрузки для источника возбуждения, а выходная цепь трансформирует сопротивление Цифровое эелемшеппе/ ВД!. Карякин. - НП СО!!ОН-Пресс 249 Глввь $. Ииформьвкоииые техиывкив вреыпирования устуойспч систем и сетей цифрового телевидения ншрузкн в требуемое для данного транзистора сопротивление с целью обеспечения оптимального режима работы. В данном разделе приведем методику оценки оптимального сопротивления нагрузкк на примере исследования УМ передатчика, предназначенного щж работы в 1Ч диапазоне частот 470....582 МГц (21-34 телевизионные яаналы) наземного телевизионного вещания (69) Критерием оптимизации является минимум нелинейных искажений УМ на полевом транзисторе Мттб$010Х, работающем в режиме класса А.
Агморнтм оценка онтнтальнога сопротаеленпл нагрузки УМ длп обеспеченнл мнннмальпых пелнпейнык нскапсеииг1 В случае„когда критерием оптимизации УМ являются минимальные нелинейные искажения, алгоритм программы оценки оптимального сопротивления нагрузки следующий. Аг Ввод исходных данных. Ввод компьютерной модели транзистора. Ввод минимальной у„„„. максимальной ут и средней Д частоты из заданного диапазона рабочих частот УМ. А2 Составление компьютерной модели УМ с учетом ограничений по напряжению питания, смешении, мощности возбуждения, вила и схемы цепей литвина.
АЗ Установка рабочей частоты УМ. А4 Установка в цепь сопротивления нагрузки УМ измерительного тюнера 2гапег, Ау Установка нулевых иачальнмх параметров (молуль, фаза) тюнсра. Аб Установка параметров измеряемых нелинейных искажений и вывода результатов измерений на график. Ау Открытие инструмента 1лт1 Рнйдая оценки сопротивления имрузки, соответству|ошего минимаяьиым нелинейным искажениям при заданной рабочей частоте. А8 Установка параметров измерений сопротивления нагрузки.
АР Запуск процесса оценки сопротивлений нагрузки, соответствующих различным уровням нелинейных искажений. Агй Построение па диаграмме Смита семейства зависямостей сопротивления иарузки, соответствующих различным уровням нелинейных искюкенпй лля заданной рабочей частоты (рис. 8Л 1). АИ Построение иа диаграмме Смита оптимального значения сопротивления нагрузки, соответствующего мигшмаяьиым нелинейным искажениям лля заданной рабочей частоты (рис.
8.11). 250 Цифровое теяевндеиие/ ПЛ. Караешь - М: СОЛОН-Пресс Глава В. Иифоримтовные техцоиогии проектирования устройств, сними и сетей цифрового телевидения а) 1 = 470 МГц Ь) 1' = 526 МГц с) )гикс = 582 МГц Рисунок 8.11 — Результат оценки оптимального сопротивления нагрузки источника сигнала в диапазоне тстог 470....582 МГц А12 Анализ полученных результатов. Если расчеты проведены не дял всех заДанцых Рабочих Частот тике, 1ихт, )ю, идти к АЗ.
А13 Анализ уровня нелинейных искажений в диапазоне рабочих частот при сопротивлении нагрузки, соответствугоьчем оптимальному значению для средней частоты. Л та6.8.2 ириесдсиы зиачтши коз4фицисита ислиисйиыт зкказкишй ТКНИ) транзистора Мзуб5010И и Оиоисооис рабочих частот ири соирозтимтши ипгрузки г = 7.05 Ом, К = 10.1 Ом (рис.
8.11 Ь). Таблица 8.2-КНИ в лнапазоие абочих частот 52б 554 582 498 470 МГ -78,5 -84,1 -83,8 -79,2 КНИ, дб -74,5 Из таб. 8.2 следгсих чию ири иосзрзке иркицнсгиора г = 7.05 Ом, К = 10.1 Ом, искиистияс искалгсигт ус~митты тощиосит и диаиазоис частот ис ирсеыитют величины - 74,1 дБ. Если результаты анализа уровня нелинейных искажений неудовлетворительные, илти к АЗ. А14 Составление схемы УМ с оптимальным сопротивлением нагрузки для средней частоты. В результате в соотвсзствли с рассмотренным алгоритмом А1-А14 создана программа оценки оптимального сопротивления нагрузки УМ. Цифровое телевидении'В й. Карякин. — йб СОЛОН-Пресс 251 Глава П Информацнонаыс технологии прсскгнрованвя устройств, снсмм н сетей цнфровогс телевидения 8.5.2 Оптимизации щирокпполосиых согласующих цепей Прн лсслсдованнн воспользуемся диаграммой Смита (69) инструментальной среды визуального моденнровання МИ'О.
Построення удобно проаоднть на днаграмме нммнтансов (1пцпйтапсе), объединяющей возможности отображсння нв одном графнкс полных сопротнвленнй нмпедансов ()о!рог(апсе) н проводнмосшй - алмнтансов (Агйл)(голее). Прн построенная важно уч!пывать вльишге фактора качества добротности (), так как она является неотьемлемой частью ширины полосы АЧХ колебательных систем. Величина на!ружениой добротностн - это отношснне реактивного н актнвного сопропниюнпй в узловых точках каждого нз пес!!едена»ель!!о сосднцспных»веньсв цспн согласовапня Х Н Коэффнцнснт трансформвцнн звени связан с нагруженной лоброп!остью слсдуюшнм выраженном; т+!2з = к Прн увслнчсннн шнрокополосносгн ценой согласованна путем уеслнчсння числа звеньев и с постоянной добротностью () связь между нагруженной добротностью () н резнстнвным коэффнннсгпом трансформвцнн прюзнмает следующий внд 1+а*=",% Постоянство коэффнцнснта псрелачн в каждол! нз звеньев может быть обеспечено построенном вспомозжгельной завлснмосгн коэффццнснта отраженна г лля фнкснроаанного »начсння доброгностн прн нзмсненнн акппшого сопротнвлення от нуля ло бссконсчпостн.
2н — 2„ — мт Хц+ Хн Зд г — ко»ффнцнснт отраженна; 2ц — солротнвлсннс нагрузки; Хн — — Н + )Х— сопроп!влснне на!рузкн нсгочннка возбужденна в узловых точках каждого нз послсловатсльно сосднпснных звоньсв. Целееа» фуггкг(вя шплизпаалггв гнврокополоспык гогласугощнл целей Для форму!!г!ровкн целевой функции необходнмо задаться крнтернвмн онтнмнзацнн. нх весовымн ко»ффнцнептамл н ограпнчещшмн на параметры многозвенных цепей согласованна.
1. Актнвная составля!опия выходного сопротнвлепня цспл согласованна в дквп азове рабочих частот долвц!а стрем нться к стандартной величине 50 Ом. Цифровое телсвцасвне/ П.Л. Карахан. — 66 СО!!ОН-Пресс 252 Глава 8. Информационные техиологии прсекгироаанвя устройств, систем в сетей цифрового телевидеииа 2. Реактивная составляющая выходного сопротивления цепи согласования в диапазоне рабочих частот должна стремнтьсл к нулевому сопротивлению.
3. Для обеспечения максимальной равномерности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в диапазоне рабочих частот должно обеспечиваться равенство коэффициентов псрслачи каждого нз звеньев цепи согласования. Весовые коэффициенты каждого из критериев выбираются при автомзтнзированном методе проектирования итерационным путем в процессе оптимизации. Структурный синтез пенн согласовании Струкзура цепи согласования (коли кство звеньев) определяется ограничениями на величину коэффициента сгоячсй волны (КСВ) в диапазоне рабочих частот.
Ограничением является также требуемая неравномерность АЧХ мпогозвснной цепи согласования. В качестве элементарных звеньев целесообразно использовать звенья с индуктивным сопротивлением в пролольной ветви для обеспечения дополнительной фиггьграции вьюших гармонических составляющих иа выходе активпых элементов усилителей мощности. )уостроегггге завнсмиостн кхюффпппетпп отражения от акпгнвного сопроппгвленнл непючники возбужденна прн фикснрпвапной дойроппюгтп Как отмечалось выше, для обсспочсния максимальной равномерности АЧХ в диапазоис рабочих частот лолжио обеспечиваться равенство коэффициентов передачи кажлого из звеньев цепи согласования. С эюй цевью нв лиа~раммс Смита строится зависимость коэффициента отраженна от активного сопротивления нагрузки исго шика возбуждения при фиксированной добротности (крпвая постоянной лобротиости), котораа в дальнейзпсм будет служщв границей при построении траекторий трансформации сопротивлений нагрузки источника сигнала в элементарных звеньях, Алгоритм программы построения кривой постоянной добротности слелуюгцнй.
В1 Виол нсхолных лаипых. Ввод сопротивления нагрузки усилителя мощности Лн = 50 Ом. Ввод оптимального комшгсксного сопротивления иагрузю~ транзистора 2п, = Лтг+)Х;г, соотвещтвуюшсго критериям мшплиальиых нелинейных искагкепнй или максимальной мощности, КПД. В2 Определение резистиюижо коэффициента трансформации пепи согласования Хт = йвих!Лп ВЗ Задание числа звеньев и . исхоля из требуемой широкополосности цепи согласования. В широкополосных цепях согласования число звеньев задается от двух до четырех. ВЗ Опрелслснис нагруженной лоброгносги из формулы Цифровое телевидение! ВЛ, Карнккп.
— йб СОЛОН-Пресс 253 Глава 8. Информаююниые техяонсгин оромпирояания устройств, систем н сетей цифрового телевндеиия Ве Задание шага шютроений, начального и конечного значений кривой постоянной добротности. ВЯ Введение глобаяьиых определений (Яошаl Эе/Ыпепя) длл переменных В„Х, Е. г. Вб Построение ва лиаграмме иммитаисов кривой постоянной лобротпости (рис. 8.12). Рисунок 8.12- Коэффициент отраженна при доброзиосз и О = 0,96, соотаектвующий йтр - -7,05 Ом, Гги = 50 Ом, и = 3 Предеаришелгиглл оиеики пдииивлое злсиеиглев ирзгициливяы<ой птюяы иепв сегласоеаинл В7 Построение траекторий трансформации сопротивлений (рпс. 8.13) каждым элементом принципиальной схемы осулзествляется от Гги к йтр с учетом граничной кривой О, обеспечивающей равенство коэффициентов передачи кюкдого из звеньев трехзвенной (., С цепи согласования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
