Определение параметров элементов СЦ

Основой для расчета параметров элементов СЦ является определения базовых понятий теории колебательных систем - резонансной частоты, добротности, характеристического сопротивления, коэффициента связи между контурами, парциального контура. Расчет начинается с определения требуемых для обеспечения заданных полосы и качества согласования добротности нагрузочного контура и коэффициентов связи между контурами. Методику расчета параметров элементов рассмотрим на примере.

Пусть, к примеру, нагрузка задана в виде последовательного соединения и , а на предыдущем этапе расчета была выбрана двухзвенная полиномиальная СЦ с чебышевской характеристикой рабочего затухания. Тогда требуемые для обеспечения заданного качества и полосы согласования добротность нагрузочного контура и коэффициент связи между контурами определяются из соотношений

которые следуют непосредственно из (10) и (8). Одна из возможных в этом случае структур СЦ представлена на рис.1. Расчет элементов цепи может быть произведен в следующем порядке.

Рис.1. Двухзвенная СЦ с внутриемкостной связью

Имея в виду, что , по известным и определяем Индуктивностью парциального нагрузочного контура является сумма Емкость парциального нагрузочного контура определяется из условия резонанса парциального контура на средней частоте полосы согласования Входное сопротивление СЦ на резонансной частоте равно

где приведенная добротность и характеристическое сопротивление первого (генераторного) контура.

С другой стороны, из условия заданного значения которое для цепи с четным количеством звеньев равно всплеску на средней частоте полосы согласования и двуволнистости частотной характеристики цепи Отсюда следует

Поскольку в этом контуре других индуктивностей нет, а связь между Контурами емкостная, индуктивность является индуктивностью первого парциального контура . Емкость первого парциального контура определяется из условия резонанса этого контура на частоте

Емкость при выбранной внешнеемкостной связи равна

При определении емкости второго парциального контура первый (параллельный!) контур следует закоротить. Из получившегося при этом одиночного контура следует

Отсюда по известным и определяется величина емкости

При определении емкости первого парциального контура второй (последовательный!) контур разрывается. Из получившегося при этом одиночного контура следует

Отсюда по известным и находим

Все параметры элементов СЦ определены.

Аналогичным образом определяются параметры элементов СЦ с иным числом звеньев и иных структур. Расчетные формулы для определения параметров элементов некоторых используемых на практике структур СЦ сведены в Табл.2.

Таблица 2.

Тип цепи	N п/п	Однозвенная СЦ
			Рекомендуется при много больше или много меньше
Квазиполосовая СЦ	1.
	2		элементов наиболее часто используемых на практике структур СЦ сведены в Табл
	3.
	4.
Полиномиальная или Оптимальная	Полиномиальная СЦ: Оптимальная СЦ: Идеальный трансформатор не исключается. СЦ рекомендуется при и много меньше единицы
	1.		Полиномиальная СЦ Оптимальная СЦ
	2.		Полиномиальная СЦ Оптимальная СЦ
Тип цепи	Вид аппроксимации	Двухзвенная СЦ
Полиномиальная	Чебышевская
	Максимально плоская
Оптимальная	Максимально плоская
	Чебышевская	из Таблицы 1;
Полиномиальная или Оптимальная	1.
	2.
	3.
	4.
Тип цепи	Вид аппроксимации	Трехзвенная СЦ
Полиномиальная	Чебышевская
	Максимально плоская
Оптимальная	Чебышевская	Рекомендуется взять Затем из Таб.1определяется Если по качеству согласования есть большой запас, то увеличивается и расчет повторяется.
	Максимально плоская	Рекомендуется взять определяется из уравнения Затем из Таб.1определяется Если по качеству согласования есть большой запас, то увеличивается и расчет повторяется.
Полиномиальная или Оптимальная	1.
	2.

Выбор структуры СЦ определяется структурой и величиной полосовой добротности электрического эквивалента нагрузки. Кроме того, СЦ с одним и тем же количеством звеньев могут различаться между собой видом связей между контурами, которые выбираются из соображений удобства реализации СЦ. При необходимости внутриемкостная связь может быть с помощью известных формул /5/ преобразована во внешнеемкостную и наоборот. Такое преобразование возможно и при индуктивной связи. Все это предопределяет большое разнообразие структур СЦ. Тем не менее, все эти стуктуры поддаются расчету с помощью теории связанных контуров.

Краткие итоги работы

Предложен метод решения задачи широкополосного согласования комплексных нагрузок с электрическими эквивалентами первого рода на основе теории колебательных контуров. Получены соотношения для оценки потенциальных возможностей согласования комплексных нагрузок с помощью одно-, двух- и трехзвенных полиномиальных и оптимальных СЦ с чебышевской и максимально плоской характеристиками рабочего затухания. Предложена методика и получены расчетные соотношения для определения параметров элементов некоторых структур указанных выше СЦ. Все расчетные соотношения могут быть использованы при ручных расчетах в процессе разработки радиоэлектронной аппаратуры и особенно удобны при использовании их в машинных методиках расчета.

Список литературы

Фано Р. Теоретические ограничения полосы согласования произвольных импедансов. -М.: Сов. радио, 1965. -68 с.

Алексеев О.В., Животовский А.И., Чавка Г.Г. Широкополосное согласование простых типов нагрузок. Вопросы радиоэлектроники, сер. ТРС, вып.2, 1968.

Модель З.И. Вопросы построения мощных радиостанций. -М.-Л.: ГЭИ, 1947. -206 с.

Боде Г. Теория цепей и проектирование усилителей с обратной связью. -М.: ИЛ, 1948. -641 с.

Чернее Х.И. Индуктивные связи и трансформации в электрических фильтрах. -М.: Связьиздат, 1962. -316 с.