Система схемотехнического моделирования Microwave office

 

 

Вводные замечания

 

         Данная система схемотехнического моделирования на сегодняшний день является одной из наиболее мощных программных продуктов позволяющих производить как анализ, так и синтез электрических цепей как с распределенными так и сосредоточенными параметрами. Несмотря на это, книги с ее описанием в продаже пока отсутствуют. Хотя достаточно хорошие описания я не раз встречал в сети. Поэтому здесь я ограничусь примером, который в реальной жизни любого инженера, занимающегося разработкой устройств СВЧ встречается достаточно часто – это проектирование цепи согласования.  

 

 

Проект №1. Разработка выходной цепи согласования на основе ФНЧ трансформатора

 

           

      Поскольку в первую очередь, данная страничка предназначена, в том числе и для студентов, (да и с точки зрения более ясного изложения материала) я повторю методику расчета, описанную в учебном пособии («Проектирование радиопередатчиков». Под редакцией В. В. Шахгильдяна. изд. Радио и связь 2000г.)

            Проектирование цепи согласования проводится для случая, когда на входе включено чисто резистивное сопротивление.

 

 

Примечание: А что делать, когда это не так? Например, транзистор помимо резистивного сопротивления имеет еще и реактивное. Для этого первоначально забывают, что имеется какая-то реактивность, и производят расчет только для активной составляющей. Далее реактивность транзистора включают в состав полученного ФНЧ (это конечно элементарно, но на первых парах не очевидно).

 

 

                                                           Рис. 1

 

 Одним из исходных параметров ФНЧ-фильтра является неравномерность коэффициента передачи по мощности, поступающей от генератора в номинальное нагрузочное сопротивление R_ном в полосе частот от f_н до f_в. Рис. 1.

 

 

 

или в децибелах

 

 

Величины d и Dа однозначно связанны с КБВ_ф на входе.

 

Последовательность расчета

 

1. Определяют r как отношение большего к меньшему из двух заданных сопротивлений: R_{н ном} и     R_{вх ном}.
2. Рассчитывают коэффициент перекрытия по частоте K_f = f_в/f_н
3. Находят параметр d = (1-КБВ_ф)²/(1+КБВ_ф)²
4. Рассчитывают количество реактивных элементов

 

         - при максимально гладкой АЧХ

 

 

 - при равноколебательной АЧХ

 

 

 

Полученное значение m^* округляют в большую сторону до ближайшего целого  четного числа.

 

 

5. В соответствии с полученным после округления m  уточняют

 

 

 - при максимально гладкой АЧХ

 

 

 

  - при равноколебательной АЧХ

 

 

 

 

 

6. Определяют Dа = 10lg[1/(1-d)] и
7. Рассчитывают коэффициенты a_m

 

При m=2

 

 

 ;           

 

 

При m=4

 

 

 

 

      

 

 

где    ;   ;    ;

 

 

a =1; b= c = 0 – при максимально гладкой АЧХ

a = b = 4; c = 1 – при равноколебательной АЧХ

 

В случае ФНЧ более высокого порядка (m= 6 и 8) коэффициенты a определяют по формулам:

 

a_m-1 = a₂/r;   a_m-2 = ra₃  a_m-3 =  a₄ /r

 

 

8. Определяют величины LC-элементов

 

 

 

Рис. 2.

 

 

 

 

 При R_вх.ном.>R_{н. ном.}  в схеме 2,а

 

 

      

 

где  (j = 1, 3…, m-1)

 

 

 

 

 

При R_вх.ном.<R_н.ном в схеме 2,б

 

      

 

где (j=1,3, … , m-1)

 

            В качестве примера рассмотрим расчет ФНЧ трансформатора с параметрами: граничные частоты f_н=50 МГц, f_в=100 МГц; нагрузочное сопротивление R_{н. ном} = 10  Ом; входное сопротивление R_вх.ном = 5    Ом; допустимая неравномерность АЧХ Dа<0.05дБ. Данный пример описан в книге ­­­ на странице 209. Результат расчета, описанный на стр.209.

 Для схемы Рис 2,б: L₁= 9.076 нГн; C₂ = 348.7пФ; L₃=17.44 нГн;  C₄=181.5 пФ.

           

 

 

 

 

Главная    Вперед ->