Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией (стр. 6 из 8)
Далее можно определить удельные тепловые потери в феррите по формуле (4.1.7), где
) уточняется по таблице (4.2.2): 
(4.1.7)После подстановки численных величин в (4.1.7) получаем:
Далее рассчитывается мощность потерь в объёме ферритового сердечника ЦС по формуле:
(4.1.8)В этой формуле используются геометрические размеры ферритового сердечника, определённые в разделе 4.2. Поэтому после подстановки в (4.1.8) численных значений получаем:
Далее определяются потери в линиях ЦС на частоте f по формуле (4.1.9), где a0 и f0 берётся из таблицы 4.2.1; n – показатель степени (можно принять равным 0,5…1,0); lл – геометрическая длина линии, м, рассчитанная по (4.2.5).
(4.1.9)Подставив в формулу (4.1.9) численные значения входящих в неё величин получаем:
Теперь, наконец, можно рассчитать КПД ТДЛ, т.е. нашей ЦС по формуле:
(4.1.10)После подстановки численных значений в (4.1.10) получаем расчётное значение КПД ТДЛ:
На этом электрический расчёт ЦС заканчивается.
4.2 Конструктивный расчёт
При конструктивном расчёте ЦС необходимо выбрать марку кабеля длинной линии, марку феррита, а также геометрические размеры и самой длинной линии и сердечника на который наматывается длинная линия.
Входными данными для конструктивного расчёта ЦС являются волновое сопротивление линии rл, рассчитанное по () максимальные амплитудные значения напряжения Uл и тока Iл линии, рассчитанные по (4.1.4), а также выходная мощность, отдаваемая в нагрузку.
Конструктивный расчёт будем вести в соответствии с методикой [5] стр. 226 – 233 для многовитковой конструкции.
Кабель, из которого будет нарезана длинная линия, выбираем в [5] по таблице 3.3 на стр. 224-225, а именно КВФ-37, который имеет следующие параметры:
Таблица 4.2.1 Параметры кабеля КВФ-37
| Волновое сопротивление, Ом | Погонная ёмкость, пФ/м | Допустимое напряжение, В | Допустимый ток, А | a0, дБ/м | f0, МГц | Конструктивные данные | ||||
| а, мм | b, мм | с, мм | Минимальный радиус изгиба, мм | Чертёж сечения | ||||||
| 37,5 ± 3 | 120 | 145 | 8 | <0,35 | 60 | 2,56 | 1,8 | 0,78 | 5 | Рис. 4.2.1 |
| Марка феррита | Номинальное значение mн | Предельное отклонение mн | fкр, МГц, при Q равной | Q, не менее, при Вf, Тл | fизм, МГц | ||||
| 50 | 10 | 0,001 | 0,0075 | 0,01 | 0,02 | ||||
| 50 BHC | 50 | +10 | 70 | 80 | 300 | 50 | 50 | 150 | 8,0 |
| 50 BHC | 50 | -5 | 70 | 80 | 160 | 50 | 50 | 150 | 30 |
Ферритовый сердечник выберем кольцо (см. рис 4.2.2), размеры которого подберём из стандартного ряда габаритных размеров ферритовых сердечников по [5] таблица 3.5 стр. 230, а именно:
Внешний диаметр D = 18 мм, внутренний диаметр d = 9 мм, высота h = 5 мм.
Рис. 4.2.2 Вид ферритового сердечника (кольцо)
Теперь присутствуют все данные, необходимые для определения количества витков при намотке линии на ферритовый сердечник, которое определяется по формуле (4.2.2):
(4.2.1) 
(4.2.2)В этой формуле Dср – средний диаметр ферритового сердечника, а S - площадь сечения кольца ферритового сердечника, которые подставляются в (4.2.2) в сантиметрах и рассчитываются по формулам:
(4.2.3) 
(4.2.4)Подставляя численные значения в формулу (4.2.2) получаем:
Теперь можно определить длину наматываемого кабеля (линии) по формуле, в которой lхвоста – длина концов кабеля для монтажа:
(4.2.5)После подстановки в (4.2.5), численных значений получаем приблизительное значение длины кабеля (линии), наматываемого на сердечник:
По полученной длине линии видно, что она меньше l/4 (которая > 1,78 м) рабочего диапазона, поэтому трансформирующие свойства ТДЛ не будут ухудшаться.
На этом конструктивный расчёт ЦС заканчивается.
5. Расчёт выходного фильтра
5.1 Электрический расчёт
Высшие гармоники тока или напряжения, образованные в результате работы транзисторов в нелинейном режиме, должны быть ослаблены в нагрузке передатчика (в нашем случае в фидере) до уровня, определяемого международными нормами. Как правило, это обеспечивается выходной колебательной системой ВКС, или попросту говоря, выходным фильтром, установленным после оконечного каскада передатчика.
Заданную фильтрацию гармоник, в первую очередь наиболее интенсивных – второй и третьей, выходной фильтр должен обеспечить в рабочем диапазоне частот передатчика при заданном уровне колебательной мощности и высоком КПД. В этом и состоит основное отличие выходного фильтра от резонансных контуров, межкаскадных цепей связи и т.д.
В передатчиках с коэффициентом перекрытия рабочего диапазона частот Kfп = fвп/fнп от 1,1…1,2 до 1,6..1,8 для фильтрации высших гармоник выходную фильтрующую систему ВФС можно выполнить в виде широкодиапазонного неперестраиваемого фильтра. В нашем случае, Kfп = 48×106/42×106 = 1,142, поэтому нет смысла на выходе нашего связного передатчика ставить фильтрующую систему с несколькими переключаемыми фильтрами на отдельные поддиапазоны каждый из которых обеспечил бы Kfi = fвi/fнi =1,6…1,8.
Нагрузка выходного фильтра на основной частоте f должна быть близкой к номинальной (в нашем случае это 75 Ом), поэтому перед фидером и выходным фильтром стоит СЦ в виде ТДЛ, которая и трансформирует входное сопротивление фидера в выходное сопротивление оконечного мощного усилительного каскада (см. раздел 3.4).
Для расчёта выходного фильтра воспользуемся методикой, предложенной в [5] стр 293 – 302. и условиями технического задания, которые будут направят выбор фильтра и расчёты входящих в него элементов «на путь истинный» А путь этот, обязательно пройдёт возле «леса» высших гармоник, подавить которые необходимо до уровня 40 дБ.
В качестве ВФС нашего связного передатчика будет использоваться широкодиапазонный неперестраиваемый Чебышевский фильтр нижних частот (без переключаемых «Братьев дровосеков») с параллельным конденсатором С1 (см. рис. 5.1.1). Зададимся в соответствии с таблицей 3.19 из [5] на стр. 294 неравномерностью АЧХ Dа = 0,0436, уровнем подавления высших гармоник аф = 35 дБ (35дБ, а не 40 потому, что вторая (самая сильная из высших) гармоника уже ослаблена в два раза по абсолютной величине, что соответствует ослаблению »6 дБ), частотным диапазоном 42…48 МГц и обратимся к [1] для определения порядка выходного фильтра, предварительно рассчитав нормированную частоту в полосе задержания Wзп, при которой необходимо обеспечить заданное затухание аф = 35дБ по формуле:
(5.1.1)По [1] определяем с помощью соответствующих графиков порядок нашего выходного Чебышевского фильтра нижних частот, который получается шестым, а также нормированные номиналы входящих в фильтр элементов: