Симметрирующую линию выполним на отдельном ферритовом кольце, а основные линии на одном кольце и с одинаковым количеством витков.
1. Амплитуда напряжения и тока в нагрузке, напряжение генератора
2. Напряжение, продольное напряжение и ток в линиях (см. рис.7.)
– на всех линиях; – ток во всех линиях; – напряжения на линиях.3. Требуемая индуктивность линий
– для всех линийгде a1=0,1 – коэффициент, учитывающий неравномерность АЧХ ТДЛ (взят из табл. 5.1 [2] для фильтра первого порядка исходя из допустимой нерав6омерности АЧХ на fн ТДЛ)
4. Выбор кабеля (табл. 3.3 в [1])
Марку кабеля выберем исходя из требуемого волнового сопротивления линий, которое составляет 16,5 Ом и 8,25 Ом, с возможным отклонением не более чем на 10–20% в обе стороны. Выбираем полосковый кабель РП18-5-11 с волновым сопротивлением
и полосковый кабель РП9-5-11 с волновым сопротивлением .Рис.8а. Поперечное сечение полоскового кабеля РП18-5-11
Рис.8б. Поперечное сечение полоскового кабеля РП9-5-11
Рассчитаем максимально допустимые ток и напряжение для всех линий (данные берутся из табл. 4.2 в [2]):
Параметры кабеля:
диэлектрическая проницаемость фторопласта
;геометрические размеры кабелей в поперечном сечении указаны на рис.8а и 8б.
4. Геометрические размеры линий
q = 30° – допустимая электрическая длина линии;
с – скорость света;
– геометрическая длина линий.5. Выбор феррита
Марку феррита выберем по данным табл. 3.4 в [1]. В мощных устройствах используются материалы с малой магнитопроницаемостью, но с большой добротностью Q, а так же исходя из условия обеспечения теплового режима. Этим требованиям удовлетворяет феррит 50ВНС
Параметры феррита:
m = 50;
при B=0,001 T и f=30 MГц.Рассчитываем максимальную Bfраб:
6. Выбираем конструкцию трансформатора и сердечников
Трансформатор выполним по многовитковой конструкции (геометрическая длина кабелей позволяет это сделать), причем верхние и нижние линии будут выполнены на одном сердечнике, а симметрирующая линия будет наматываться на отдельный феррит. Внутренний диаметр ферритовых сердечников d1 и d2 должен быть таким, чтобы была возможность сделать несколько витков для каждой линии.
–необходимый минимальный объем сердечника для симметрирующей линии;
–необходимый минимальный объем сердечника для основных линий;
Выберем размеры сердечника из стандартных значений, приведенных в табл. 4.4 в [2]:
Рассчитаем число витков: для симметрирующей линии
;для основных линий
Периметр колец по внутреннему диаметру:
– симметрирующее и – основное;Кабель занимает на симметрирующем кольце –
на основном – , т.е. данные кольца подходят.Уточним полученную продольную индуктивность для симметрирующей и основных линиях соответственно:
Поскольку LПР1 значительно больше LПР.ТР, то можно уменьшить длину симметрирующей линии и число витков. Возьмем число витков равным 3, тогда длина линии составит 81 мм. Ферритовое кольцо оставим прежним.
Так как LПР2 намного больше LПР.ТР, то можно уменьшить длину основных линий и число витков. Возьмем число витков равным 2, тогда длина линии составит 80 мм. Ферритовое кольцо оставим прежним.
Амплитуда магнитной индукции для – симметрирующей линии;
– основных линий;
Схема удовлетворяет всем требованиям.
7. Тепловые потери в ферритах и КПД трансформатора
–удельные тепловые потери в феррите симметрирующей линии;
–удельные тепловые потери в феррите основных линий;
–мощность потерь в феррите симметрирующей линии по всему объему;
–мощность потерь в основном феррите по всему объему;
– КПД трансформатора.2.6 Расчет схемы сложения мощностей
Для сложения мощностей четырех идентичных модулей будем использовать мостовую схему суммирования по току от 4-х генераторов (см. рис. 9). Для использования в схеме оконечного каскада преобразуем данную схему путем введения дополнительных фазокомпенсирующих линий и дополнительных балластных сопротивлений (см. рис. 10).
рис.9. Схема моста сложения по току для четырех генераторов
рис. 10. Преобразованная схема сложения мощности от четырех генераторов с повышающим трансформатором
Недостатком данной схемы является то, что она понижает входное сопротивление в N раз, где N – число модулей, поэтому придется на выходе схемы суммирования поставить трансформатор, который поднимет выходное сопротивление до первоначального уровня.
В преобразованной схеме все линии имеют волновое сопротивлениеравное R, все балластные сопротивления равны R, R = 50 Ом.
Для схемы сложения мощностей достаточно провести расчет трансформатора от одного модуля, поскольку все они одинаковые. Расчет повышающего трансформатора так же проведем в данном разделе.
Сначала рассчитаем схему сложения мощностей. Расчет ведем, предполагая, что у нас аварийный режим, т.е. работает только один генератор.
Исходные данные для расчета:
RН = 12,5 Ом; RБ = 50 Ом;
– мощность в нагрузке (мощность 4 двухтактных схем)1. Амплитуда напряжения и тока в нагрузке и в линии
– напряжение в нагрузке; – ток в нагрузке; – напряжение генератора;