500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями

Конструктивно удлинительную катушку удобнее всего разместить у основания антенны, однако максимальный КПД антенны получается, когда она располагается на расстоянии l/3 от основания.

Число витков катушки (N) для вычисленной индуктивности определяют по формуле

где L_y выражена в мкГн; D — средний диаметр катушки в мм; l — длина намотки в мм. Для повышения КПД катушку желательно наматывать с шагом, оставляя между витками расстояние равное диаметру провода. Для точной подстройки индуктивности используются сердечники из карбонильного железа или высокочастотных ферритов марки (15—100)ВЧ. В этом случае количество витков уменьшается на 30 % от расчетного.

В заключение следует отметить, что параметры несимметричных антенн получены в предположении, что антенна находится над идеально проводящей поверхностью, как бы играющей роль второй половины антенны. На практике это означает, что общий провод передатчика должен соединяться с его корпусом. Причем чем больше проводящая масса корпуса, тем лучше. Иногда полезно к корпусу присоединять отрезок провода, играющего роль противовеса (второй, симметричной ее части). Общий провод платы должен соединяться с корпусом (противовесом) в одной точке, как можно ближе к выводу антенны. Роль противовеса может играть и тело оператора при надежном контакте рук с металлическим корпусом передатчика.

3.7.3. Расчет усилителей мощности

Результаты, хорошо согласующиеся с практикой, дает методика расчета выходного каскада, приведенная в [5]. Исходными данными для расчета являются:

♦ требуемая выходная мощность передатчика (Р₁);

♦ напряжение источника питания (U_п);

♦ рабочая частота (f₀);

♦ сопротивление насыщения транзистора (r_н).

Процедуру расчета приведем для конкретного примера. Допустим, необходимо рассчитать выходной каскад с Р₁ = 1 Вт при напряжении питания U_п = 9 В. Рабочую частоту выберем равной 28 МГц. Режим работы — класса В.

Вначале необходимо выбрать транзистор, удовлетворяющий следующим критериям: во-первых, его граничная частота, указываемая в справочниках, должна примерно в десять раз превышать рабочую, т. е. f_т >= (7—10)∙f₀; во-вторых, максимально допустимое напряжение на коллекторе (U

_к._доп) должно минимум в два раза превышать напряжения питания; в-третьих, максимально допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе (P_к._доп), должна быть не меньше выходной (Р₁); в-четвертых, сопротивление насыщения должно быть как можно меньшим.

Выберем транзистор КТ646А со следующими характеристиками: P_{к. доп} = 1 Вт, U_{к. доп} = 60 В, f_т >= 200 МГц, I_{к. mах} = 1 А, h₂₁ = 40—200, С_к = 10 пФ, С_э = 30 пФ, r_н =< 1,7 Ом, r_б = 6 Ом, r_э= 0, L

₃ = 4 нГн.

Расчет ведется в следующей последовательности.

1. Максимально возможная амплитуда напряжения на контуре (U₁)

2. Максимальное напряжение на коллекторе

U_{к. max} =U_п + (1,2…1,3)∙U₁ = 9 + 10,66 = 19,66 < U_{к, доп},

3. Требуемая амплитуда первой гармоники коллекторного тока

I₁ = 2P₁/U₁ = 2/8,2 = 0,25 А.

4. Постоянная составляющая коллекторного тока

I₀ = α₀ — I

₁/α₁ = 0,319 0,25/0,5 = 0,16 А.

5. Амплитуда синусоидального импульса коллекторного тока:

I_m = I₁/α₁ = 0,25/0,5 = 0,5А.

6. Максимальная мощность, потребляемая от источника питания

P₀ = U_п∙I₀ = 9∙0,16 = 1,44 Вт.

7. КПД коллекторной цепи:

η = P₁/P₀ = 1/1,44 = 0,7.

8. Максимальная мощность, рассеиваемая на коллекторе:

P_{к. mах} = P₀

— P₁ = 0,44 Вт < 1 Вт.

9. Номинальное сопротивление нагрузки

R_н =U₁²/2P₁, = 33,6 Ом.

Если в процессе расчета какая-либо величина оказалась больше допустимого значения для выбранного транзистора, то необходимо подобрать другой.

В мощных каскадах коллекторный контур часто заменяют дросселем, включая параллельно ему (по переменному) току П-образный фильтр. Амплитудно-частотная характеристика такого фильтра изображена на рис. 3.44, б, а схема выходного каскада — на рис. 3.44, а.

Преимущество фильтра перед контуром заключается в том, что помимо селектирующих свойств в отношении высших гармоник, которые можно повышать увеличением количества П-образных звеньев, фильтр обеспечивает пересчет активной составляющей сопротивления антенны на выходе (R_а) в требуемое номинальное сопротивление на входе, т. е. обеспечивает режим согласованной передачи мощности в нагрузку. Сопротивление дросселя выбирается во много раз больше номинального сопротивления нагрузки, чтобы исключить шунтирование последней. Обычно достаточно выполнить неравенство X_др1 >= 10∙R_н

10. Индуктивность дросселя должна быть не менее

L_др1 = 10∙R_н/2π∙f₀ = 336/6,28∙28∙10⁶ = 2 мкГн.

Стандартные дроссели изготавливаются на разные значения токов, величина которых указывается в обозначении. Поскольку максимальное значение тока коллектора равно 0,5 А, подойдут дроссели типа ДПМ-0,5 индуктивностью 2—20 мкГн. Для того чтобы исключить короткое замыкание источника питания при случайном касании антенной корпуса передатчика, до или после П-образного фильтра обычно устанавливают разделительный конденсатор на величину 10–33 нФ.