6. Конструктивный расчёт транзистора, согласованного с ферритом (связь с антенной)

Разрабатываемый передатчик является структурно-независимым функциональным узлом более сложного РПДУ, работающего в широком диапазоне частот. Как следствие возникает проблема согласования выходных цепей сложного РПДУ с антенной в широкой полосе частот, т.к. имеется зависимость между шириной полосы пропускания, допуском на параметры цепи согласования и сопротивлением нагрузки (антенны).

Существует теоретически обоснованное ограничение, согласно которому при фиксированных параметрах электрической цепи передать без потерь номинальную мощность источника сигналов в диапазоне частот нельзя. В качестве широкодиапазонных цепей согласования получили распространение различного вида четырёхполюсники, активные фильтры и высокочастотные трансформаторы. Согласно заданию на курсовой проект в качестве широкодиапазонной цепи согласования используется трансформатор.

Широкополосный трансформатор (ШПТ) представляет собой выходную согласующую цепь и выполняет две основные функции [2,3]:

1. согласует сопротивления для оптимальной передачи выходной мощности от активного в нагрузку;

2. обеспечивает требуемый уровень подавления побочных колебаний.

1. коэффициент трансформации на средних частотах:

(6.1)

R_вх - сопротивление предыдущего каскада перед трансформатором, Ом;

n= 2.579;

2. индуктивность первичной обмотки или «продольная» индуктивность:

(6.2)

L1=3.591 мкГн;

3) выбираем марку феррита с наибольшей проницаемостью μ и достаточно высокой добротностью Q_фв рабочем диапазоне частот [3].

μ =150; Q_ф= 90;

4) выберем P`_ф.допи определим рабочее значение индукции на нижней частоте диапазона B_f.раб.н:

Т.к. потери в феррите вызывают нагрев сердечников, а, как известно теплопроводность ферритов невелика, то внутренние области феррита могут значительно перегреваться, что ведёт к разрушению сердечника. Во избежание этого потери в феррите P`<sub>ф</sub>необходимо ограничивать P`_ф≤0.3…1.5 Вт/см³:

(6.3)

B_f.раб.н = 0.058 Гс;

тогда на верхней частоте диапазона B_f.раб.в:

(6.4)

B_f.раб.в = 0.011 Гс;

Из двух значений B_f.рабвыбираем максимальное.

5) определяем необходимый объём сердечника V, см³:

(6.5)

где D-внешний диаметр сердечника феррита, см;

d- внешний диаметр сердечника феррита, см.

Значение потерь в феррите P`_фданы для случая, когда D ≈ 3…4 см, отсюда примем D=4 см.

Величина внутреннего диаметра d определяется тем, что во внутреннее отверстие ферритового кольца должно проходить заданное число витков.

d=2.8 см.

U_пр- напряжение подаваемое на трансформатор:

(6.6)

U_пр= 11.6 В;

V= 52.9 см³;

7) подбираем m колец так, чтобы их объём V_mбыл не ниже V:

(6.7)

где V1- объем одного ферритового кольца, 200 см³;

m ≈17;

8) сечение ферритового сердечника S, м²:

(6.8)

h-высота ферритового кольца, 2 см;

S= 4.95 см²;

9) уточняем значение «продольной» индуктивности, для этого уточним:

(6.9)

где ω - число витков обмотки трансформатора, шт;

(6.10)

где а - диаметр обмоточного провода РК50-3, см;

а= 0.5 см;

ω=5;

L1_расч =7.52 мкГн;

Значение L1_расч должно быть не меньше L1. Для достижения максимального значения L1_расчнужно увеличивать D/d и число витков.

В результате проведения конструктивного расчёта широкополосного трансформатора получены значения параметров ШПТ, размеры ферритовых колец, количество витков и т.д.