Наткнулся на вопрос как расчитать предельно возможную мощность синусоидального сигнала, который мы подадим на LC-фильтр.
Попадалось ли кому-то внятное объяснение и обоснование подобных расчетов?

Например фильтр с полосой по -3 дБ 120-180 МГц. Необходимо иметь гарантированную величину подавления 30 дБ на частотах 10-80 Мгц и 210-500 МГц. Что можно будет сказать о максимальной подаваемой мощности в полосе пропускания, в полосах запирания и на переходных участках? Есть ли методики расчета подобной характеристики фильтров?

Собственно полосовой фильтр на пассивных элементах можно посчитать например программой "Filter Solutions", ну или аналитически по книжке пассивных прототипов. А предельная мощность будет зависеть от максимально-допустимых реактивных мощностей для выбранных L и C компонентов. Посчитать реактивные мощности для всех частот (в полосе пропускания, в полосах запирания, на переходных участках итд) можно многими программами для моделирования схем.

Собственно и хотел узнать в каких именно программах и куда в этих программах необходимо залезть, чтобы до реактивных мощностей добраться? Порыл литературу - в основном встретил некоторые расчеты четырехполюсников и т.п. Пока до ответа на вопрос какого диаметра провод должен быть у катушек и сколько и каких конденсаторов ставить, чтобы фильтр "держал" заданную входную мощность в полосе пропускания и в полосе подавления явной дороги не нашел.

Для реактивных элементов - L и C - для синусоиды пиковая реактивная мощность это призведение амплитуды напряжения на амплитуду тока, без учета того что фазы между ними сдвинуты. Средняя реактивная мощность соответственно - произведение действующих значений напряжения и тока, или половина от пиковой мощности.

Не знаю насколько я прав, но здесь надо исходить из пробивного напряжения конденсаторов, используемых в фильтре, и напряжения пробоя между соседними витками индуктивнорсти. Ну например, если фильтр 50-Ом,а конденсаторы стоят 50 вольтовые, то максимальная мощность 25 Вт, а если кондики 250 вольтовые то 600 Вт. При этом надо оценить и катушки. если катушки намотаны в ручную и они воздушные, то напряжение пробоя между соседними витками можно прикинуть по формулам (чем больше расстояние между витками, тем больше напряжение пробоя), но там долго разбираться. Толщина провода катушки влияет на потери в основном (чем толще тем лучше) и в очень маленькой степени на предельную мощность.

Да при этом надо помнить, что фильтры - это резонансные вещи и там может происходить резонанс, поэтому рабочее напряжение конденсаторов лучше выбирать с запасом раз в 10.

Сообщение отредактировал Prostograf - Feb 27 2014, 08:02

Максимальная мощность лимитируется или выделяющимся теплом на компонентах (потери из-за конечной добротности компонентов) или электрическим пробоем (между обкладками конденсатора или витками индуктивности). Если у вас используются покупные компоненты, то смотрите спецификации на них (максимальное напряжение, ток), если делаете компоненты сами, то ищите нормативы на воздушный пробой, максимальный ток проволоки заданного сечения (плотность тока) и т.д.
Сходу (ИМХО) никакая программа вам максимальную мощность не посчитает, по каждому компоненту надо пройтись вручную, смотря на графики тока и напряжения на интересующих частотных точках.

Для конденсаторов нужно учитывать не только их пробивное напряжение, но и потери (ESR), из-за которых они на переменном напряжении могут тупо перегреться.
А вообще для индуктивностей и емкостей, предназначенных для работы с большими мощностями, значение реактивной мощности указывается.

Еще раз, почему на ток можно не обращать внимания, потому что ESR керамики довольно низкое порядка 0.01 Ом и даже при токе 10 А. Падение на керамике будет 0.1 В и выделится около одного ватта. Поэтому надо просто брать кондик побольше размером, чтобы он эту мощность мог рассеять. А вообще правильно, надо смотреть документацию, макс ток или максимальная мощнорсть рассеяния, макс напряжение, ESR. Вообще редко кто такие вещи считает, просто делают с запасом основываясь на примерных прикидках. Например, индуктивность намотанная из проволоки толщиной 1 мм в три-пять витков (витки при этом отстоят друг от друга на расстоянии больше 0.3 мм, диаметр витков скажем больше 0.5 мм выдержит мощность больше 500 Вт. А может и больше.

А конденсаторы надо выбирать высоковольтные с максимальной мощностью рассеяния.

Вот и все.

Можно еще написать про индуктивности, но вы лучше посчитайте их по книжкам. По рассчету индуктивностей и мощности пробоя витков много литературы.