П контур на 160 метров своими руками
Добавил пользователь Валентин П. Обновлено: 04.10.2024
Ниже описывается метод расчета элементов схемы П-контура, который коротковолновики часто применяют в оконечных каскадах радиопередатчиков (см. рисунок).
Оконечный каскад радиопередатчика
Штриховыми линиями обозначены паразитные емкости С01 и С02, а также сопротивление нагрузки контура Ra (входное сопротивление антенно-фидерной системы). При расчете емкости Cа и С01, СА и С02 объединим, обозначив: C1=Ca+C01;
С2=СA+С02 (полагаем, что емкость конденсатора Ср велика и ее влиянием пренебрегаем).
Исходные данные для расчета:
Сопротивление анодной нагрузки лампы Rа; его определяют в процессе расчета режима лампы или берут из таблиц для типового режима выбранной лампы (см., например, [1], стр. 236).
Сопротивление нагрузки контура RA; оно зависит от типа и исполнения антенно-фидерной системы и при хорошем согласовании фидера с ан-теной (КСВ близко к единице) равно волновому сопротивлению фидера.
Добротность нагруженного контура Qэ; чаще всего полагают Qэ=10-20 (для более высоких частот берут меньшее значение).
К. п. д. контура, которым задаются из общих энергетических соображений, целесообразно принять n=0,8.
Расчет параметров контура
Для удобства расчета введем вспомогательный коэффициент:
Вычислим величины емкостей:
Тогда эквивалентная емкость контура определится:
и индуктивность катушки
При всех расчетах берутся величины: С в пф, fо в Мгц, R в кOм, L в мкГн.
По известным формулам (см. например, [2],стр. 75) определяем число витков катушки, задавшись ее габаритами.
В заключение определяем величины паразитных емкостей:
С01=Свыx+См1+Сдр+Скат+Са нач и С02=См2+Спер+САнач,
где: Свых - выходная емкость лампы,
Cм1 - емкость монтажа анодной части схемы,
См2 - емкость монтажа антенной части схемы,
Сдр - собственная емкость дросселя,
Скат - собственная емкость катушки,
Спер - паразитная емкость переключателя,
Са нач и СА нач - начальные емкости конденсаторов.
Значение Свых находят в справочниках. Собственные емкости катушек и дросселей определяют расчетом (см. 12],стр. 81-82) иди измерениями (на Q-метре либо резонансным методом); начальные емкости конденсаторов и паразитную емкость переключателя лучше также измерить.
Емкостью монтажа (Cм1 и См2) обычно задаются в пределах 5-20 пф в зависимости от его исполнения.
Оценка результатов расчета
Необходимо, чтобы значения C1 и С2 были больше величин C01 и С02 соответственно. Иногда, особенно на высоких частотах, случается, что C1
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
скачал разные проги по расчёту п-контура. но все они считают по разному. не могу в этом разобраться.
помогите с теорией и формулами.
п-контур на выходе усилителя. анодное напряжение 620 вольт. ток анода 0,75 ампер. схема с заземлёнными сетками. частота 3,100
В ж. Радио 80-х годов подробная статья по этому вопросу есть.
Искать сейчас не хочется.
JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет - любой!
_________________
Если хотите, чтобы жизнь улыбалась вам, подарите ей своё хорошее настроение
Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет
читаю! одна из книг у меня на полке лежала =) повторение - мать учения. проштудирую - посчитаю. вам расчёт покажу. надеюсь больше у меня вопросов не возникнет.
Необходим быстродействующий преобразователь питания средней мощности с высоким КПД? Он должен быть компактным и недорогим? Решение – карбид-кремниевые модули средней мощности WolfPACK производства Wolfspeed. В статье рассмотрены основные особенности модулей WolfPACK и показано, что переход на эту универсальную и масштабируемую платформу позволяет не только быстро разработать новые устройства, но и без значительных затрат времени и средств модернизировать уже существующие схемы на традиционной элементной базе.
R(э) = k*E(a)/I(a0)
k - для тетрода в классе В = 0,5
дано -
R(э) = 413
R(н) = 50
Q(хх) = 150
минимальная нагруженая добротность Q(н) = корень из 413/50 = примерно 3
выбираем Q(н) = 10
находим среднее геометрическое сопротивление R(ср) = корень из R(э)*R(н) = 143,7
реактивное сопротивление конденсаторов
х(с1) = (R(э) + R(ср))/Q(н) = 55,67
х(с2) = (R(н) + R(ср))/Q(н) = 19,37
индуктивное сопротивление катушки (равное волновому)
х(L) = p = х(с1) + х(с2) = 75,04
индуктивность L = х(L)/2nf = 3,85
ёмкость с1 = 159000/х(с1)*f = 921
ёмкость с2 = 159000/х(с2)*f = 2648
расчёт выполнил по книге "справочник радиолюбителя-коротковолновика", с. 122.
Критически важные распределенные системы требуют синхронного преобразования во всех подсистемах и непрерывного потока данных. Распределенные системы сбора данных могут быть синхронизированы как на основе АЦП последовательного приближения, так и на основе сигма-дельта (∑-Δ)-АЦП. Новый подход, основанный на преобразователе частоты дискретизации (SRC), содержащемся в микросхемах линейки AD7770 производства Analog Devices, позволяет достигать синхронизации в системах на основе сигма-дельта-АЦП без прерывания потока данных.
Данная заметка написана в дополнение к материалу КВ-УМ на ГУ-50 стенд для экспериментов. Споры на тему правильной настройки П-контура возникают время от времени между радиолюбителями в эфире. Я решил изложить в блоге своё видение данного процесса. Если вы с ним не согласны - оставляйте комментарии.
Размышления о настройке П-контура.
Как всем известно, П-контур выполняет несколько важных функций: трансформацию сопротивлений (относительно высокое эквивалентное сопротивление лампы R 0e в сопротивление нагрузки/антенны), фильтрацию гармоник основного сигнала (начиная со второй), достраивание части положительного полупериода синусоиды импульсного сигнала, приходящего с лампы на вход П-контура. Последняя из перечисленных функций определяется добротностью П-контура (Q) и чем добротность выше - тем точнее описывается синусоидальный сигнал, тем выше линейность сигнала и ниже уровень гармоник, при этом, ниже КПД П-контура и выше тепловые потери на элементах П-контура.
От уровня подавления гармоник зависит, в частности, уровень IMD3 (главным образом, от второй гармоники) и при низком подавлении второй гармоники (менее 30дБ) никогда не получишь достаточного значения линейности сигнала (34дБ при испытании двумя тонами относительно уровня любого из двух тонов). Настройка П-контура - это поиск компромисса между КПД/выходной мощностью и линейностью сигнала. Причём, эти параметры находятся в противоречии друг с другом: увеличивая КПД/мощность - мы теряем в линейности, повышая линейность (увеличивая добротность Q всего П-контура) - теряем в мощности и больше ВЧ-энергии рассеивается в тепло.
Настраивая П-контур на эквивалент, мы можем получить резонанс при различных положениях холодной ёмкости (подстраивая при этом резонанс горячей ёмкостью) при неизменном значении индуктивности катушки П-контура заданного диапазона. Однако, разница будет в том, что в одном случае мы получим недонапряжённый режим (высокую линейность, низкую выходную мощность при повышенном выделении тепла на аноде лампы), в другом - перенапряжённый (низкая линейность, повышенный уровень гармоник, но высокий КПД и совокупную выходную мощность) либо критический/граничный режим - оптимальный баланс между КПД/выходной мощностью и линейностью сигнала.
Попробую описать три обозначенных случая на воображаемом П-контуре. Представьте себе холодную ёмкость и верхнюю половину циферблата от 9 часов до 3 часов в направлении по часовой стрелке вокруг ротора. Выкрутив ротор по часовой стрелке на максимальное значение в положение 3, мы имеем максимальную ёмкость холодного конденсатора (допустим, она выше расчётной при заданной добротности). Ротор горячего конденсатора с аналогичной шкалой устанавливаем в положение 12, тем самым, расстраивая П-контур (предполагаем, что резонанс будет находиться в области между отметками 1 и 2). Кратковременно подав на вход усилителя исходный сигнал, запоминаем значение анодного тока. Допустим, получили 500мА. Известно, что провал анодного тока в резонансе должен составлять не более 15% (я предпочитаю не более 10%). Таким образом, при настройке П-контура в резонанс горячей ёмкостью (положение холодного конденсатора пока не меняем), мы должны получить ток 450мА (для величины провала 10%). Если в нашем примере с положением холодного конденсатора на 3 мы получим провал, скажем, 20мА (ток анода 480мА) - лампа работает в недонапряжённом режиме. В этом случае, мощность у нас будет минимальной, по сравнению со следующими двумя экспериментами, которые мы проведём дальше.
Изменяем положение холодного конденсатора на 2, т.е. выкручиваем его против часовой стрелки на одно деление по циферблату. Не изменяя уровня входного сигнала, снова подстраиваем горячей ёмкостью П-контур в резонанс, смотрим значение анодного тока. Если оно составило 450мА (провал - 50мА, т.е. 10%) - мы достигли критического/граничного режима настройки П-контура. В этом случае, выходная мощность у нас будет заметно больше, КПД - выше.
Идём дальше. Устанавливаем холодный конденсатор на отметку 1. Настраиваем резонанс и получаем провал анодного тока - 100мА (показание анодного миллиамперметра - 400мА). Это значение составляет 20%, как не трудно посчитать. В этом случае, КПД и выходная мощность у нас получатся максимальными (по отношению к двум примерам, описанным ранее), но если мы посмотрим линейность усилителя методом испытания думая тонами, то вдруг окажется, что в сигнале у нас присутствует большое кол-во внеполосных излучений с достаточно высокими уровнями, а показания нашего индикатора настройки/мощемера, который не является селективным вольтметром, способным измерить только уровень полезной (первой) гармоники, мы ошибочно приняли за рост выходной мощности.
Зависимости. Увеличивая ёмкость холодного конденсатора - уменьшаем связь усилителя с нагрузкой/антенной, т.к. больше ВЧ-энергии шунтируется через холодную ёмкость на РЧ-землю. В некоторой степени улучшается линейность сигнала, т.к. возрастает добротность всего П-контура (индуктивность контурной катушки, конструктивно, остаётся той же). Уменьшая ёмкость холодного конденсатора - увеличиваем связь усилителя с нагрузкой/антенной, т.е. больше ВЧ-энергии поступает в нагрузку/антенну. В некоторой степени ухудшается линейность сигнала, но до определённых пределов увеличивается его мощность.
Предлагаю вам проделать данный эксперимент самостоятельно и убедиться в том, о чём я написал выше. Помните, что при расстройке П-контура, основная часть подводимой мощности рассеивается на анодах ламп. Поэтому, измерения нужно производить максимально быстро. Что касается желаемой линейности сигнала (уровня IMD3/5/7 и т.д.), то каждый может самостоятельно определиться, при какой настройке П-контура он получает желаемую линейность. В то же время, в порядке убывания, предпочтение лучше отдавать критическому/граничному режиму или недонапряжённому.
Я решил провести несколько экспериментов, чтобы увидеть, как разные значения индуктивности и емкости в параллельной согласующей цепи LC-контура повлияют на величину выходного радиочастотного сигнала.
Для своего первого теста я хотел использовать только индуктивность без параллельной емкости, поскольку, согласно предыдущей теории, она должна давать наибольшую излучаемую мощность. У меня была в наличии переменная индуктивность с диапазоном регулировки 40–120 мкГн, чего было бы недостаточно для согласования с антенной на частоте 1000 кГц. Итак, я пробовал разные катушки индуктивности с фиксированным значением последовательно с переменной индуктивностью, пока индуктивность не была достаточной для настройки антенны на резонанс.
Благодаря такому расположению я смог достичь пика антенны без дополнительной параллельной емкости, и поэтому весь циркулирующий ток в резервуаре протекает через антенну. Это должно обеспечить наиболее эффективное соединение с антенной.
Я установил передатчик, как показано на схеме выше, используя фиксированную индуктивность 330мкГн, последовательно с переменной индуктивностью 40–120 мкГн, и разместил пассивный измеритель мощности сигнала на фиксированном расстоянии от антенны. Для первого теста индуктивность была отрегулирована на пиковый выход, который имел место, когда общая индуктивность составляла 446 мкГн. (Это отличается от более ранних расчетов, которые предсказывали требуемую индуктивность в 1054 мкГн, но это объясняется дополнительной паразитной емкостью антенны.) Затем была зафиксирована мощность сигнала на измерителе.
Для следующего теста я удалил дроссель серии 330мкГн, чтобы в цепи была только переменная дроссель. К этому времени я подсчитал, что емкость антенны составляет примерно 50 пФ, поэтому для достижения пика антенны с переменной индуктивностью, установленной около ее максимальной индуктивности, потребуются дополнительные 220 пФ параллельной емкости. Я подключил конденсатор 220 пФ параллельно переменной индуктивности, а затем настроил антенну, снова записав силу сигнала.
Я повторил эксперимент с различными конденсаторами фиксированной емкости и записал мощность сигнала с помощью переменной индуктивности, настроенной на лучший пик. Результаты представлены в таблице ниже:
L - это фактическое измеренное значение индуктивности, когда цепь находилась в резонансе.
C-net - это рассчитанная общая емкость резервуара на основе измеренной индуктивности с использованием стандартной формулы резонанса LC на частоте 1000 кГц.
C-parallel - это измеренное значение параллельного конденсатора фиксированной емкости, который был добавлен в схему (номинальные значения были 220, 270, 330 и 560 пФ соответственно).
C-антенна - это емкость антенны, рассчитанная путем вычитания C-параллели из C-net. Среднее значение составляет 52 пФ. Таким образом, считается, что емкость антенны составляет 52 пФ.
Уровень записанного сигнала определяется измерителем мощности сигнала, имеющим шкалу от 0 до 10. Я понятия не имею, должна ли эта шкала от 0 до 10 быть линейной. Я подозреваю, что нет. Итак, хотя мы можем сказать, что 7 определенно лучше 3,5, мы не можем сказать, что значение 7 вдвое лучше, чем значение 3,5. (Он может быть более чем в два раза лучше, а может быть и не вдвое лучше.)
Видно, что экспериментальные результаты подтверждают теорию. Максимальный уровень сигнала был самым высоким, когда использовалась только индуктивность, заставляющая весь резонансный ток проходить через антенну. Также, как и предполагалось, при добавлении параллельной емкости для усиления антенны наименьшая емкость давала наибольшую мощность выходного сигнала.
После выполнения этих тестов мне было любопытно, как ранее упомянутій П-контур будет сравниваться с параллельной сетью согласования LC.
Итак, я повторил эксперимент еще раз, используя П-контур. В этом случае переменный конденсатор на правой стороне П-цепи был опущен, потому что он будет эффективно работать параллельно с емкостью антенны и приведет к той же проблеме разделения тока, которая возникает с добавленным конденсатором в параллельной цепи LC.
При настройке П-цепи на максимальный выходной сигнал уровень сигнала составил всего 1,4 - худшее из всех экспериментальных устройств. Хотя, как упоминалось ранее, П-контур будет лучшим выбором для минимизации гармоник сигнала.
Простейшая и наиболее эффективная согласующая сеть для электрически малой антенны вещательного диапазона - это не что иное, как вариометр надлежащего размера или параллельный индуктор / конденсаторный бак с минимально возможной емкостью.
Было указано, что из-за чрезвычайно низкой радиационной стойкости антенны другие потери должны быть ниже того же порядка величины, чтобы получить любое разумное количество радиочастотного излучения.
Никакого упоминания о резистивной составляющей согласующей катушки индуктивности L1 не было. Конечно, он должен быть как можно ниже, потому что в конечном итоге он идет последовательно с другими потерями. Для имеющихся в продаже катушек индуктивности будет указано их сопротивление постоянному току. Сопротивление переменному току зависит от частоты, но значения Q будут указаны. При прочих равных следует выбирать индукторы с наибольшей добротностью.
Для самой антенны следует выбирать проводник наибольшего практического диаметра, чтобы минимизировать резистивные потери антенны. Медь - лучший проводящий материал из-за ее низкого удельного сопротивления.
Читайте также: