Реалізація схеми рис. 4.13 обмежується частотами, на яких можлива побудова ВЧ трансформатора з магнітною зв'язком.
4.3. Втрати в елементах ланцюга узгодження, енергетичні
характеристики елементів і поняття добротності контуру
При протіканні струмів за елементами ланцюга узгодження вони розігріваються і частина ВЧ енергії переходить в тепло. Такий вид втрат обумовлений кінцевою величиною добротності елементів схеми. Для правильного вибору стандартних елементів ЦС по типу і розрахунку нестандартних елементів крім номінального значення параметра необхідно знати значення струмів, що протікають по елементам, і напружень, що діють на них, рівень потужності, що розсіюється, а також повну реактивну потужність, виражену в ВАР.
Розглянемо порядок визначення енергетичних параметрів елементів на прикладі простої узгоджувальний ланцюга у вигляді паралельного контуру третього виду (рис. 4.14).
Мал. 4.14. Найпростіша ЦС у вигляді паралельного контуру
На рис. 4.14 опору втрат в елементах показані пунктиром. Їх величина розраховується за формулами:
де - добротність котушки індуктивності, - тангенс кута втрат конденсаторів.
Добротність контуру холостого ходу - це добротність ненавантаженого контуру. Її величина визначається наступним відношенням:
де і - індуктивність і ємність контура, отримані при його послідовному обході, - омічний опір втрат всіх елементів контуру при його послідовному обході.
При правильному виборі типу конденсаторів втрати в них у декілька разів менше втрат в котушках індуктивності. З цієї причини добротність контуру холостого ходу в основному визначається втратами в котушках індуктивності. При розрахунках з достатньою для інженерної практики точністю можна вважати.
Втратами в конденсаторах найчастіше нехтують через їх малості, або відносять до втрат в котушках індуктивності.
У діапазонах ДВЧ і УВЧ котушки індуктивності можуть бути виконані як в зосередженому вигляді, так і у вигляді полоси. Спосіб реалізації индуктивностей залежить від величини індуктивності і струму, що протікає по ній.
Котушки індуктивності з виконуються в зосередженому вигляді. Вони намотуються проводом з кроком на каркаси. При достатній жорсткості проводу котушки індуктивності можуть бути безкаркасними. Залежно від робочої частоти, способу виготовлення котушки, діаметра дроту намотування і його покриття добротність котушок індуктивності ДВЧ діапазону може становити від 100 до 400 одиниць [5, 14].
Малі значення індуктивностей (L<0,1 мкГн ) целесообразно выполнить печатным образом на плате из стеклотекстолита или другого материала в виде полосок определенной длины, ширины и толщины. Максимальная добротность таких индуктивностей обычно не превышает 150 единиц [5, 14]. Для реализуемости любой расчетной индуктивности рекомендуется выбирать .
4.4. Порядок електричного розрахунку ланцюга узгодження ОКМ
4.4.1. Вихідні дані до розрахунку
1. Діапазон робочих частот .................................... ().
2. Смуга робочих частот ........................ .. ....... .
3. Коефіцієнт перекриття за діапазоном ................... .
4. Розрахункове значення вхідного опору ЦС .................. ...
6. Необхідна ступінь придушення вищих гармонік ............. .
7. Мінімально допустиме значення ККД ланцюга узгодження ... ..η
8. Проект принципової схеми ОКМ.
9. Максимальна нерівномірність потужності .......... ............ дБ.
4.4.2. Розрахунок ЦС вихідного підсилювача потужності
з ВЧ трансформатором
Проект схеми ОКМ представлений на рис. 4.15. У цій схемі для компенсації впливу ємності використано Г-ланка. Його утворюють індуктивність спільно з ємністю і.
Мал. 4.15. схема ОКМ
1. Для зручності розрахунку ЦС двухтактного ОКМ приводиться до вигляду, представленому на рис. 4.16.
Мал. 4.16. Перетворена ЦС ОКМ
У цій схемі вхідний опір приймають рівним.
Розрахунок ведеться на середній частоті робочого діапазону:
2. По заданій ступеня придушення рівня гармонік розраховується необхідний коефіцієнт фільтрації. При використанні в ОКМ двотактної схеми необхідний ступінь придушення гармонік, що припадає на ланцюг узгодження, можна зменшити на 15 дБ
Розрахунок проводять для другої гармоніки робочої частоти, тобто n = 2.
3. Вибір навантажених добротностей проміжного (першого) і антенного (другого) контурів і.
Спочатку розраховуються мінімально і максимально допустимі величини твори навантажених добротностей проміжного і антенного контурів і.
Мінімально допустима величина твори навантажених добротностей контурів розраховується з умови забезпечення вимог щодо фільтрації
Максимально допустима величина твори навантажених добротностей контурів розраховується з умови отримання смуги пропускання більше робочої смуги частот. Якщо виходити з уплощенной АЧХ двох зв'язаних контурів з фактором зв'язку А = 1, формула для розрахунку смуги пропускання за рівнем 0,7 має вигляд
але при цьому нерівномірність віддається потужності по робочому діапазону частот складе величину не менше 3 дБ. Для зменшення нерівномірності доцільно забезпечити запас по смузі пропускання
де Кзап - коефіцієнт запасу, який можна брати в межах від 1,5 до 2,5 рази і тим більше, чим менше допустима нерівномірність віддається потужності:
Отже, значення твору навантажених добротностей контурів необхідно вибирати з умови
Такий вибір величини забезпечить виконання вимог як за коефіцієнтом фільтрації, так і по смузі пропускання ЦС.
4. Навантажені добротності проміжного і антенного контурів як самостійні величини.
Навантажені добротності АК і ПК контурів можуть бути різними. Однак для кращої рівномірності АЧХ двох зв'язаних контурів їх добротності доцільно вибрати рівними з умови
5. Добротності холостого ходу проміжного і антенного контурів.