Расчет ЧРУ Опции

[cyro]

Здравствуйте, столкнулся с проблемой при проектировании ЧРУ. Необходимо суммировать 2 сигнала мощностью до 5 кВт. Диапазоны частот 20,9-21,6 МГц и 3,46-3,88 МГц. Импеданс входов и выхода равен 50, КСВ не более 1,25, потери не более 0,4 дБ, развязка между входами не менее 20 дБ. Смоделировал идеальные ФНЧ и ФВЧ на сосредоточенных элементах в MWO для разных частот. Контур, в котором сигналы суммируются, выбрал микрополосковый шириной 2,74 на подложке FR-4. Параметры потерь и КСВ в модели получились порядка 9 дБ и 20 соответственно. есть мысли по поводу суммирования сигналов?

[Yuri Potapoff]

Просто представил себе микрополосковое устройства на FR4 на частоту 3 МГц.

[EUrry]

Просто представил себе микрополосковое устройства на FR4 на частоту 3 МГц.

Ну, если бы ТС написал, что фильтры на элементах с распределенными параметрами, то тогда да - есть что представлять, да и потерям есть откуда браться. А так то что? С мощностью надо только аккуратнее да при таком КСВ - это ж несколько сотен ватт назад вернется: генератор благодарностью может не ответить. Хотя я к таким частотам вообще не привык - там понятие КСВ то используется? Этож почти постоянный ток!
cyro, по поводу элементов с сосредоточенными параметрами, - у Вас в модели дискретные индуктивности и емкости или квазираспределенные индуктивности и емкости на топологии? В последнем случае, может быть, большие потери FR4 сказываются.

[cyro]

Просто представил себе микрополосковое устройства на FR4 на частоту 3 МГц.

ну конечно, там по 50 метров полоски получаются для нормальных параметров))) проблема в этом и заключается... я не знаю как просуммировать эти два сигнала, причем так, чтобы исключить или уменьшить влияние, мощности не маленькие...

у Вас в модели дискретные индуктивности и емкости или квазираспределенные индуктивности и емкости на топологии? В последнем случае, может быть, большие потери FR4 сказываются.

собственно дискретные, топологию я ещё не делал.

[EUrry]

ну конечно, там по 50 метров полоски получаются для нормальных параметров))) проблема в этом и заключается...

Так Вы что, кольцевой делитель что ли сделали??? Я же уже писал, что у Вас почти постоянный ток, делайте на элементах с сосредоточенными параметрами. Посмотрите, например, Карпов В. М., Малышев В. А., Перевощиков И. В. "Широкополосные устройства СВЧ на элементах с сосредоточенными параметрами", а дальше сами еще чего-нибудь в этом направлении погуглите.

собственно дискретные, топологию я ещё не делал.

По-моему, Вы не понимаете разницу между дискретными и квазисосредоточенными (извините - неправильно выразился до этого, назвав их квазираспределенными) топологическими элементами. Дискретные - это конденсаторы, индуктивные компоненты, которые впаиваются на плату, как отдельные дискретные компоненты, т. е. которые можно отделить от этой платы. А квазисосредоточенные - это емкостные и индуктивные элементы, выполненные как часть топологического рисунка платы с, соответственно, пониженным или повышенным волновым сопротивлением относительно базового значения (типично 50 Ом).

[ledum]

Необходимо суммировать 2 сигнала мощностью до 5 кВт. Диапазоны частот 20,9-21,6 МГц и 3,46-3,88 МГц. ... Контур, в котором сигналы суммируются, выбрал микрополосковый шириной 2,74 на подложке FR-4.

А зачем FR4 здесь вообще? Я так понял, нужен диплексор с частотой раздела где-то 9МГц? Дык на дискретах. И только. Катушки большие. Кондеры что-то типа К15-13, К15-14 или вообще К61-ХХ (вакуумные). Или что?
Обратные потери минус 21дБ на рабочих частотах, это как раз где-то 1.2 КСВ. Ослабление смежных каналов где-то 22дБ. Так что третьего порядка может и хватить. L1 и С1 нет в реале, заменил фигней. Единственно не представляю 680 и 560 нГ на 5кВт.

Сообщение отредактировал ledum - Jan 27 2013, 16:47

Эскизы прикрепленных изображений

 

[EUrry]

Кстати, да, книжечка то, которую я предложил, тоже для СВЧ - там хоть и сосредоточенные, да не совсем те. Что называется - из ружья по воробьям!

[felix2]

Здравствуйте, столкнулся с проблемой при проектировании ЧРУ. Необходимо суммировать 2 сигнала мощностью до 5 кВт. Диапазоны частот 20,9-21,6 МГц и 3,46-3,88 МГц. Импеданс входов и выхода равен 50, КСВ не более 1,25, потери не более 0,4 дБ, развязка между входами не менее 20 дБ. Смоделировал идеальные ФНЧ и ФВЧ на сосредоточенных элементах в MWO для разных частот. Контур, в котором сигналы суммируются, выбрал микрополосковый шириной 2,74 на подложке FR-4. Параметры потерь и КСВ в модели получились порядка 9 дБ и 20 соответственно. есть мысли по поводу суммирования сигналов?

Не вижу смысла при такой узкой полосе сигнала делать полосовые фильтры. Такие вещи делаются на на режекторных фильтрах. К примеру, по одному режекторному параллельному контуру последовательно от каждого передатчика в общую точку (антенну). Плюс по одному компенсирующему элементу в каждый канал. Итого - шесть элементов. Для 20 дБ развязки этого достаточно. Если нужно больше, то придется вводить в каждый канал еще по одному режекторному звену (последовательный контур в параллель).

[cyro]

А зачем FR4 здесь вообще? Я так понял, нужен диплексор с частотой раздела где-то 9МГц? Дык на дискретах. И только. Катушки большие. Кондеры что-то типа К15-13, К15-14 или вообще К61-ХХ (вакуумные). Или что?
Обратные потери минус 21дБ на рабочих частотах, это как раз где-то 1.2 КСВ. Ослабление смежных каналов где-то 22дБ. Так что третьего порядка может и хватить. L1 и С1 нет в реале, заменил фигней. Единственно не представляю 680 и 560 нГ на 5кВт.

Огромное спасибо за совет. Получил несколько другие характеристики... а что можете на счет катушек подсказать? в интернете наткнулся на пару китайских сайтов, но у них даже описания продукта нет...

По-моему, Вы не понимаете разницу между дискретными и квазисосредоточенными топологическими элементами.

Нет, я понял именно так, как Вы говорили =) но спасибо, за разъяснение темы, мне это очень пригодится)

К примеру, по одному режекторному параллельному контуру последовательно от каждого передатчика в общую точку (антенну). Плюс по одному компенсирующему элементу в каждый канал. Итого - шесть элементов.

Извините, не совсем понял про какие компенсирующие элементы Вы имеете ввиду. Разъясните, пожалуйста.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[ledum]

Получил несколько другие характеристики... а что можете на счет катушек подсказать?

Частота раздела - среднегеометрическое из границ. У Вас - ровно 9МГц. Я обычно диплексоры считаю в древнючей Ансофт Серенаде, это первая попытка в Филтерс Сольюшен ради прикола. Тем более, если эта прога есть у Вас - можно поиграться и в ней. Например - см. приложение. Отключайте галочку Reflect Comp в полученной схеме - подозреваю характеристики на разделе мало волнуют. Что касается катушек - на таких частотах и мощностях я - пас. Думаю, это должны быть самодельные.

Сообщение отредактировал ledum - Jan 29 2013, 11:59

Эскизы прикрепленных изображений

 

[felix2]

Извините, не совсем понял про какие компенсирующие элементы Вы имеете ввиду. Разъясните, пожалуйста.

Если по-быстрому, то как-то так...

[Proffessor]

По развязке наиболее подходящий вариант - в посте #10. Компоненты: индуктивности - бескаркасные, гнутые спиралями из трубки или прутка диаметром не менее 5мм; конденсаторы - керамические высоковольтные (10kV) и с большой допустимой реактивной мощностью (6kVA), что-то типа дисковых КВИ-3.

Сообщение отредактировал Proffessor - Jan 30 2013, 13:09

[ledum]

Единственно не представляю 680 и 560 нГ на 5кВт.

В принципе попробовал на http://hamwaves.com/antennas/inductance.html первую попавшуюся в голову цифру индуктивности, медную трубку 5мм, которую можно вроде так согнуть (чтобы средний диаметр по катушке был 5см) - наверное осуществимо

Эскизы прикрепленных изображений

 

[cyro]

В итоге:



1. Конденсаторы КВИ-3
2. Расчет индуктивностей в Coil32
1 ----------------------------------------------------------------------------
— Однослойная катушка виток к витку
Индуктивность катушки 1200 нГн
Рабочая частота 20,81 МГц
Диаметр каркаса D: 25 мм
Диаметр провода d: 5 мм
=>Длина намотки l: 44,085 мм
=>Число витков катушки: 8,817
=>Q~ 129
2 ----------------------------------------------------------------------------
— Однослойная катушка виток к витку
Индуктивность катушки 330 нГн
Рабочая частота 20,81 МГц
Диаметр каркаса D: 25 мм
Диаметр провода d: 5 мм
=>Длина намотки l: 16,8 мм
=>Число витков катушки: 3,36
=>Q~ 73
3 ----------------------------------------------------------------------------
— Однослойная катушка виток к витку
Индуктивность катушки 150 нГн
Рабочая частота 20,81 МГц
Диаметр каркаса D: 25 мм
Диаметр провода d: 5 мм
=>Длина намотки l: 9,895 мм
=>Число витков катушки: 1,979
=>Q~ 38
4 ----------------------------------------------------------------------------
— Однослойная катушка виток к витку
Индуктивность катушки 820 нГн
Рабочая частота 3,747 МГц
Диаметр каркаса D: 25 мм
Диаметр провода d: 5 мм
=>Длина намотки l: 32,66 мм
=>Число витков катушки: 6,532
=>Q~ 48

Вроде ничего не забыл

[ledum]

— Однослойная катушка виток к витку

Не уверен, что это правильно при 5 кВт.

Диаметр каркаса D: 25 мм
Диаметр провода d: 5 мм

А это технологически выполнимо - радиус загиба, равный 2.5 диаметра провода/трубки?
ИМХО можно заглянуть к индукционщикам http://electronix.ru/forum/index.php?showforum=180 - они постоянно работают с такими низкими частотами и большими мощностями

Сообщение отредактировал ledum - Jan 31 2013, 07:39

[cyro]

Не уверен, что это правильно при 5 кВт.

Да, Вы правы... надо переделать, попутно ищу разъёмы на это чудо до 10 кВт

[cyro]

Может подскажет кто-нибудь: есть медная шинка 2 на 10 мм... какие формулы применить для расчета длины намотки для катушек вышеназванной индуктивности http://electronix.ru/forum/index.php?showt...t&p=1133045
и для медной трубки d=8 мм, толщиной 2 мм. просто укажите где конкретно это описано. искал в Мейнке и Гундлахе... но там про шинку и трубку ни слова...

[iDiode]

и для медной трубки d=8 мм, толщиной 2 мм ...

Сдается, что при вашей мощности по трубочкам придется пропускать водичку для охлаждения. Не шучу.

[cyro]

Сдается, что при вашей мощности по трубочкам придется пропускать водичку для охлаждения. Не шучу.

ну да, мощности не маленькие.. крутить шинкой предполагалось изначально, но для сравнения взяли еще трубу

Сообщение отредактировал cyro - Feb 4 2013, 08:50

[felix2]

ну да, мощности не маленькие.. крутить шинкой предполагалось изначально, но для сравнения взяли еще трубу

Вы, самое главное, правильно рассчитайте минимально допустимый диаметр катушки и расстояние между витками, исходя из максимального тока и напряжения.
В частности, минимальный диаметр провда катушки выбирается из соотношения
d=I*(f)^.25/175/sqrt(dt),
где I- ток в А
d -диаметр провода в см
f- частота в Гц
dt - увеличение температуры относительно окружающей среды в градусах.
Зазор между витками можно принять по воздуху порядка 2-3 кВ/см, с запасом.

[cyro]

В частности, минимальный диаметр провда катушки выбирается из соотношения
d=I*(f)^.25/175/sqrt(dt),

А не могли бы Вы указать первоисточник?
Кстати, в соответствии с данной формулой, чем больше меняется температура окружающей среды, тем меньше диаметр... может есть какие-то условия?

Сообщение отредактировал cyro - Feb 5 2013, 10:39

[cyro]

как вариант посчитал следующее:

[felix2]

А не могли бы Вы указать первоисточник?
Кстати, в соответствии с данной формулой, чем больше меняется температура окружающей среды, тем меньше диаметр... может есть какие-то условия?

Первоисточник заслуживает доверия, проверено. Естественно, чем больше температура окружающей среды, тем сильнее греется провод при заданном dt. А условия сами задайте. К примеру, температура воздуха 20гр., вы не хотите, чтобы провод нагрелся на выше 100 гр. Отсюда dt=80гр.
А варианты на длинных линиях на этих частотах, ИМХО, не айс.