Относно изчисляването на P-контура
Въпреки това, поради слабата информационна връзка между радиолюбителите - дизайнери, в литературата се появява информация, която силно препоръчва остаряла техника [1], например в [3]. Затова ще се опитам, ако е възможно, да изложа накратко основите на методологията [2].
Схематичната диаграма на P-k на фиг.1 може да бъде опростена чрез замяна на паралелното свързване на кондензатораC2 и резистораRn с еквивалентно последователно свързване на честотно зависими въведени съпротивленияrin иxs.in :
Съгласно фиг.2 приемаме, че еквивалентното индуктивно съпротивление на втория клон (фиг.2)XLЭ = XL - xc.in; r = rL + rin. Тогава комплексната входна проводимост в точки 1 и 1':
В последния израз се отървахме от въображаемото в знаменателя. Нека го запишем във формата:
При резонансната честота(ω = ωр), входната проводимост е чисто активна и равна на проводимостта на източника1 ⁄ Re, а имагинерната част = 0:
където е натовареният качествен фактор на веригата при резонансната честота
тогава става ясно, че една от причините за спада на изходната мощност на ламповия усилвател в горната част на любителския диапазон може да бъде повишена стойност на необходиматаQn за даден минимален възможен капацитет C1, което води до увеличаване на загубите в P-k и намалява ефективността. Ситуацията се подобрява с намаляване наRE.
Заместваме стойносттаXLЭ.р = r Q н в (4) и намираме:
Обърнете внимание, че ефективността P-cη = rin ⁄ r и от (1):
Въз основа на горното:XL = XLE + Xs.in; XLE = r QH11;
Тъй катоrin = η r, тогава
Формули (6), (7), (8), (9) ни позволяват да намерим стойностите на P-c елементите със загуби за дадена резонансна честота. Честотна лентана такъв натоварване-асиметричен филтър се увеличава с намаляване наQH. За симетрични филтри, без да се вземат предвид загубите, минималният коефициент на пренос на напрежението в областта на предаване е при относителна честотаYmin = 1 ÷ √ 3. Формулите на тази техника са точни и много по-прости от формулите съгласно техниката [1].
Нека продължим обсъждането на проблема. При симетричен товар (RE = Rn ) в режим на съгласуване P-c трябва да бъде симетричен, което следва от (6) и (8). При липса на загуби в P-c, изходните напрежения в началото на честотната характеристика и на резонансната честота, разбира се, съвпадат и в лентата на пропускане се появява известно „запушване“ под формата на седло, което се увеличава с увеличаване наQн. Може да се покаже, че независимо отQн, минимумът на седлото е при относителната честотаωmin ⁄ ωP = Ymin. Таблицата показва зависимостта на нормализирания коефициент на пренос на напрежениеKmin(Ymin) като функция отQH (втори ред на таблицата).
При избора на междинни точки е достатъчна линейна интерполация. Както е показано в (2), седловият минимум не зависи отR. Таблицата показва, че нискочестотен филтър с приемлива равномерност има нисък качествен фактор на натоварената верига и само в този случай може да се използва в широколентови филтри.
Строго погледнато, таблицата е изчислена заη = 1. От (6), (7) и (8) следва, чеХC1 не е равно наXC2, а максимумът на неравенството нараства с намаляване наQH. Изчисление заη = 0.95 иQH = 1 (не трябва да се използва по-ниска стойност) - грешката не надвишава5%, което е напълно приемливо, когаторадио изчисления.
АкоQH > 5, тогава филтърът образува теснолентова система с дълбоко седловидно потапяне, с по-добро филтриране на по-високи хармоници и по-лошо филтриране на ниски честоти извън работния диапазон и субхармоници. Трябва да се отбележи, че методът за изчисление [1], за разлика от предложения, не работи със симетрично натоварване. Проверката заQH = 2,R=50 Ohm,η = 0,95 съгласно метода [1] показва, че:
къдетоQXX - зареден качествен фактор в неактивен режим. В следващата част на статията ще бъде показано, че тази формула е станала общоприето мнение за нейната коректност поради неправилното й извеждане в учебник по радиотехника за висши учебни заведения и ще дадем примери за изчисляване на P-k за широколентови и теснолентови филтриращи системи.
При симетрично натоварванеRn = Re, филтърът под формата на P-c не е симетричен (Xc1 ≠ Xc2 ):
равенството е възможно само в случайη = 1. Разликата в тези изрази се намира чрез разделянето им (η = 0.95 ), катоQн = 1 → 1.1052, Qн = 3 → 1.0584.
За широколентов LPF грешката е доста приемлива при изчисленията на радиотехниката, използвайки таблицата. При симетричен P-k (Xc1р = Xc2р ), както видяхме, натоварването ще бъде симетрично само в случай наη = 1.
В общия случай от равенствотоXc1p 2 = Xc2p 2 намираме (прилагаме (6), (7), (8)):
Заη = 1 :
В последния случай симетричен P-c може да работи за съгласуван товар не само приRн = Re, но и приRe ÷ Rн = Qн 2 ; тогаваXc1р = Xc2р = XLр. Такъв P-k обикновено се нарича антиметричен. В общия случай (η ≠ 1 ), коефициентът на трансформацияRn ÷ Re се намира от предишното уравнение.
Така че симетричнотофилтриращи системи с P-k, строго погледнато, не съществуват. По-удобно обаче е използването на формули за изчисление при предположениетоη = 1 с приемлива за практиката точност. С изключение на случаите, когато се изисква да се определят загубите в самия P-k, които са доста малки при ниски качествени фактори.
Важен въпрос е кога е възможно да се пренебрегне количеството
КогатоrL 6 rad ⁄ сек.С1 =С2 = 864.719 pF; 10L11 = 1.11740 uH.
Пример за изчисляване на теснолентов филтър
За теснолентов филтър основното е филтрирането на високочестотни хармоници. А за сравнително теснолентови любителски ленти честотната лента не е критична. Мога да покажа, че коефициентите на пренос на напрежение (честотна характеристика) в последователен режим с директно и обратно превключване се различават само с постоянен множител:
Това може да се провери чрез прости изчисления на примери. И теорията на този въпрос се основава на принципа на реципрочност от теорията на линейните електрически вериги.
Колкото по-голяма е стойносттаQН, толкова по-голямо е потапянето в седлото и толкова по-добро е филтрирането на висшите хармоници, което, както е показано в [4], също се подобрява с увеличаване на съотношениетоRН ⁄ Re.
При повишенQН радиолюбителите често забелязват намаляване на изходната мощност на усилвателя във високочестотната област на HF диапазона, особено при усилватели на лампи с високоRe. Може би защото минималният входен капацитет C1 е приблизително 50 pF. на резонансна честота
Следователно при големи стойности наRE е необходимо увеличение наQН, което може да доведе до спад в ефективността на P-k и съответно на усилвателя. В случай на използване на усилвател на мощни транзистори, неговият изходен импеданс е доста малък, което елиминира този проблем.
Освен това от (9) и (10) намираме:
Следователно е необходимо да имаrL 2 /2P (P е изходната мощност). За входната P-верига RA с обща решетка R2 ≈ 1/S (S е наклонът на лампата).
За да се оценят проектните изисквания за детайлите на P-контура, се дава токът в намотката (въз основа на него трябва да изберете проводник) и реактивната мощност (измерва се във VAr -Volt-Aампер-pнеактивен) в двата кондензатора. За кондензатори, с изключение на вакуумни и въздушни кондензатори, правилото е вярно: ако реактивната мощност не е посочена в паспорта на кондензатора, тогава такъв кондензатор не е предназначен за работа в високочестотни вериги с висока мощност и най-вероятно ще изгори, когато се опитате да го използвате (обаче, слюда CSR без обозначение издържат няколкостотин реактивни вата и са подходящи за вериги с относително ниска мощност).
JAVA трябва да е активирана във вашия браузър, за да работи калкулаторът. Както всички JAVA програми, този калкулатор може свободно да се копира и модифицира, при едно единствено условие - изрична връзка към тази страница.
Калкулаторът е оборудван със съвети и разширени съобщения за грешка, така че не е трудно да се справите с него - просто заменете първоначалните данни. Разделителят в цифрите е точка, програмата възприема запетая в цифри като буква, така че не разбира какво да прави с такова число. Калкулаторът работи по формулите, дадени от UA3DA в [1].
Така че, ако вземете предвид обичайната тръба RA (граница 90 0), тогава, за да може изходното ниво на втория хармоник да бъде по-ниско от първото с 40 dB (т.е. 100 пъти), имате нужда от Qn ≈ 16 (тук се оказва 100 ≈ 6 • 16).
Литература
1. К. Шулгин, UA3DA. Метод за изчисляване на P-контура на предавателя. Радио 1985, N5, с. 15 - 17.