ГП контур лампового каскада (ВКС)

[SYN]

Для ВЧ диапазонов. Идея в том, что бы обойти стороной высокую выходную емкость некоторых, особенного старых, ламп. Иначе говоря это вариант компенсации выходной емкости лампы. Особенность расчета состоит в том, что перед П-контуром включается дополнительный Г-контур. При этом выходная емкость лампы, с учетом требуемого Roe, пересчитывается в последовательное соединение. В качестве входного сопротивления Г-контура принимается получившееся после пересчета активное сопротивление. А пересчитанная реактивная составляющая добавляется к индуктивному сопротивлению Г-контура с обратным знаком, т.е. на этом шаге и случается компенсация.

Ранее такой способ уже рассматривали, но он был частично таким. В нем не считали Г-контур, просто вставляли компенсирующую индуктивность, а П-контур считали на получившееся после пересчета сопротивление. В данном случае, посредством добавления Г-звена, есть возможность сделать входное сопротивление П-контура по желанию.

Как вариант можно рассмотреть и Т-контур, но нужно считать подавление гармоник, что там с ним получится пока неизвестно...


Пример отвлеченного расчета:

1. Емкость анода 25 пф, требуемое Roe = 3 кОм, частота 29 Мгц.
2. Емкостное сопротивление анодной емкости равно -j219,524 Ом.
3. Пересчет в последовательный вид:

Код: [Выделить]

Активная часть параллельного соединения = 3000
 Реактивная часть параллельного соединения = -219,524
 ---------------------------------------------------------
 Результат преобразования:
 Активная часть Z =          15.978
 Реактивная часть Z =        -218.355j

4. Выберем, по желанию, входное сопротивление П-контура, пусть это будет 1000 Ом.
5. Рассчитаем П-контур на 1000/50 Ом

Код: [Выделить]

Исходные данные:
 -----------------------------------
 F, МГц =     29.000
 Qn =     10.000
 Q0 =    250.000
 R вх.,  Ом =   1000.000
 R вых., Ом =     50.000
 P вх.,  Вт =     10.000

 Результаты расчета:
 ---------------------------------------------------------------------------
 C1, пФ =     46.161      P вых.  Вт =      9.599
 C2, пФ =    181.594      Q в С1, ВАр =     84.111
 L, мкГн =      0.765      Q в С2, ВАр =     15.881
 КПД контура, % =     95.992      I в С1, А (эфф.) =      0.841
 P потерь, Вт =      0.400      I в С2, А (эфф.) =      0.725
 Полоса S11(0.1), кГц =    616.189      I в L,  А (эфф.) =      0.847
 Полоса S11(0.2), кГц =   1252.632      KF2-U,  дБ =     28.389
 U вх,   В (эфф.) =    100.000      KF2-I,  дБ =     33.553
 U вых,  В (эфф.) =     21.908      S11 вх.  порт на F =      0.000
 U на L, В (эфф.) =    118.051      S22 вых. порт на F =      0.040


6. Рассчитаем величину индуктивности компенсации для катушки Г-контура, это сопротивление j218.355 (в последовательном представлении), 
тогда L = 218,355÷(2×3,1415926×29) = 1,19835442 мкГн

7. Рассчитаем Г-контур

Код: [Выделить]

Частота, МГц = 29
 Сопротивление источника, Ом = 15.978
 Сопротивление нагрузки (активная часть) R, Ом = 1000
 Сопротивление нагрузки (реактивная часть) jX, Ом = 0
 Добротность конденсатора (250-50000) = 50000
 Добротность катушки (75-750) = 250
 Входная мощность, Вт = 10

  -------L-----------               
  вход     C    выход               
  -------------------               

  C,   пФ =      43.765       
  L,   мкГн =       0.678       
  КПД, % =      96.894       
  Qc,  ВАр =      77.268       
  IL,  А(эфф) =       0.791       
  S11 =       0.000       
  S22 =       0.031       
  S11(0.1), кГц =     763.140       
  Ku2, дБ =     -21.252       

8. Рассчитаем индуктивность Г-контура c учетом компенсирующей катушки, она равна 0,678+1,19835442 (из шага 6) = 1,87635442

Итого получили:

1. Индуктивность от анода к С1 П-контура равна L1 = 1,87635442 мкГн
2. Горячая емкость конденсатора П-контура C1 равна 46.161 + 43.765 = 89,926 пф
3. Индуктивность П-контура L2 = 0.765 мкГн
4. Емкость С2 П-контура равна 181,594 пф.

КПД, как видно из расчетов, должен получиться порядка 93%. Общее подавление гармоник должно быть весьма неплохим, если учесть работу по подавлению Г-контуром (в принципе в расчетах видно подавление, но нужно бы проверить комплексно).

Проверочный расчет дал входной импеданс 2936.573-j28.340. Небольшая неточность вероятна связана с округлениями при вычислениях. Явная ошибка дала бы сильное отклонение. Ну, хотя нужно еще раз проверить... В многодиапазонной конструкции анодная индуктивность возможно будет мешать, но варианты рассматривать можно разные, включая варианты расчета для получения меньшей величины L1, пока это просто наброски. 

[SYN]

Сегодня пересчитал без округлений. Заодно нашел мелкую опечатку в своих расчетах, при проверке (не ошибку). Теперь  входное сопротивление получилось ровно 3000 Ом с нулевой реактивностью, как и должно быть. Так что алгоритм правильный. 

[RC3U]

Что-то сдается мне, что последовательная индуктивность на 10-ке в 1.8 мкГн загасит всю мощу)). Нарисуйте схему, так понятнее будет.

[Орешек]

 

[Орешек]

Ранее такой способ уже рассматривали, но он был частично таким. В нем не считали Г-контур, просто вставляли компенсирующую индуктивность, а П-контур считали на получившееся после пересчета сопротивление.

В принципе это то же самое, разве только в Маткаде не было разделения ёмкости на две части.

[SYN]

Что-то сдается мне, что последовательная индуктивность на 10-ке в 1.8 мкГн загасит всю мощу)). Нарисуйте схему, так понятнее будет.

Это пркидочный, отвлеченный расчет. Регулированием входного сопротивление П-контура здесь есть возможность менять все элементы схемы. Через пару дней еще приведу пример. Реактивность не должна ничего заглушить, если только Г-контур не сделать с очень большой нагруженной добротностью (слишком большим отношением Rвх/Rвых, это регулируется как раз принятым входным сопротивление П-контура) и невысокой холостой добротностью. Т.е. например, намотать тонким проводом. Ну и потом, КПД тоже считается.

В принципе это то же самое, разве только в Маткаде не было разделения ёмкости на две части.

Выше я упоминал, что такой способ действительно рассматривали, хотя не в точности именно такой, там не считали Г-контур, но схемно разницы нет. Разница с способе расчета и, вероятно, в получаемом результате тоже, так как вариантов по номиналам схемы может быть много. Но Маткад не дает расшифровки. Ему по схеме написали уравнения и он посчитал. Делая декомпозицию схемы, раскладывая ее на кубики, мы понимаем как это работает, следовательно появляется возможность рассчитать схему любым инструментарием. По схеме - для более полной картины левую индуктивность тоже нужно разбить на две (до зеленого квадрата нарисовать еще одну катушку). Первая компенсирует емкостную реактивность, т.е. по сути образует с ней последовательный контур, вторая является частью Г-контура.

Ну а по сути-то, получается такой двойной П-контур. 

[UA0OAG]

Так это 2П-контур:)

[SYN]

Так это 2П-контур:)

Схемно да, если учитывать емкость анода как первую емкость. Вопрос в способах расчета.

[Орешек]

Так это 2П-контур:)

Да, но с условием C1 = const.

[Орешек]

Итого получили:

1. Индуктивность от анода к С1 П-контура равна L1 = 1,87635442 мкГн
2. Горячая емкость конденсатора П-контура C1 равна 46.161 + 43.765 = 89,926 пф
3. Индуктивность П-контура L2 = 0.765 мкГн
4. Емкость С2 П-контура равна 181,594 пф.

КПД,...порядка 93%.

[Орешек]

Добротность конденсатора...

А надо ли это учитывать...

[R2BT]

с условием C1 = const.

получается, что La должна иметь вполне определённое значение, что практически трудно реализуемо.
Вы могли бы смоделировать, что будет, если установить значение индуктивности  La +\- 15% от расчётного значения?
Конечно, П-контуром можно "скомпенсировать" всё, интересна "цена" за это...

[Орешек]

что будет, если установить .. La +\- 15%..

Если не менять L2, то при +15% на картинке.

[Орешек]

Если не менять L2, то при - 15% у П-контура нет решений. Если немного уменьшить L2, то будет два решения для С1, С2.

[SYN]

КПД у Вас меньше чем у меня получился. Нужно перепроверить. Но я взял 2 КПД по отдельности и просто их перемножил. Судя по подавлению гармоник входное сопротивление П-контура нужно взять меньше, что бы понизить нагруженную добротность Г-контура, тогда и КПД подрастет и запредельное подавление гармоник, не нужное настолько, снизится. Да и погрешность при отклонении тоже должна снизиться. Пример отвлеченный был и, возможно, не самый удачный.

Да и нагруженную добротность П-контура тоже можно взять меньше.

Добротность кондера конечно можно не учитывать, просто у меня прога расчета Г-контура требует, ввел возможный максимум.