Конструктивный расчет элементов нагрузочной системы

В процессе конструктивного расчета нагрузочной системы необходимо определить размеры нестандартных деталей (катушка индуктивности L0). В оконечном каскаде катушка индуктивности является наиболее нестандартной по сравнению с катушками нагрузочных систем других каскадов. Это связано с наибольшей требуемой мощностью, которую должна пропустить через себя цепь согласования оконечного каскада. Особенно это важно, если выходная мощность имеет большие значения (как в нашем случае). Изготовить катушку индуктивности на малую мощность можно многими различными и общеизве­стными среди конструкторов РЭА и радиоинженеров способами. Методика расчёта катушек на большие мощности не так распространена ввиду её ред­кого применения, т.к. гораздо чаще приходится изготавливать катушки ин­дуктивности малой мощности. По этим соображениям данный подраздел очень важен при курсовом проектировании. В силу наличия, как уже было сказано, большого числа различных способов изготовления катушек индук­тивности малой мощности, следует предоставить изготовителю разрабаты­ваемого радиопередатчика свободу выбора одного из этих способов, а не принуждать его использовать какой-то конкретный, указанный в настоящем документе. Именно поэтому рекомендуемый конструктивный расчёт нагру­зочной системы приводится лишь для оконечного каскада. При желании, данную методику можно использовал и для расчёта других катушек индук­тивности и дросселей, имеющихся в схеме проектируемого передатчика.

Используемая ниже методика расчёта взята из [1]. Согласно этой мето­дике, катушка будет намотана на каркасе из немагнитного материала, пред» ставляюшего собой цилиндр. Плоскость витков перпендикулярна продольно­му осевому сечению цилиндра (рисунок 3.8). Поскольку, как будет видно да­лее из формулы (3.24), диаметр провода катушки окажется достаточно боль­шим (6 мм), каркас, поддерживающий витки, можно исключить после намот­ки катушки.

 

 

D

 

Рисунок 3.8

 

Расчет контурной катушки L0 производится в следующем порядке: Зададимся соотношением длины катушки к её диаметру:

Определим площадь продольного сечения катушки при удельной тепло­вой нагрузке К_s=116 Вт/см2:

Определим длину l и диаметр D катушки по формулам:

 

Число витков N катушки;

Для определения требуемого диаметра провода необходимо предвари­тельно вычислить величину амплитуды тока, протекающего по катушке ин­дуктивности, а следовательно, и во всём контуре. В частности, ток контура протекает через конденсатор С1, который включен параллельно выходу тран­зистора. Тогда амплитуда колебаний тока контура определится как отноше­ние амплитуды колебаний на конденсаторе (и на коллекторе, т.к. они включе­ны параллельно) к величине ёмкостного сопротивления конденсатора:

Минимально требуемый диаметр d [мм] провода катушки определяется выражением:

(3.75)

где I_К0НТ - амплитуда контурного тока в амперах;

fo - рабочая частота, МГц.

Примем диаметр провода равным 6 мм. Вычислим собственное сопро­тивление потерь контурной катушки на рабочей частоте:

где f- рабочая частота, МГц;

d-диаметр провода, мм; D - диаметр катушки, мм.

Определим коэффициент полезного действия контура:

.