В этой статье, мы поговорим о том, как согласовать сопротивление настроенной антенны, равное Ra 50 Ом с выходным сопротивление усилительного каскада.
В предыдущих статьях, мы определили сопротивление нагрузки, при котором усилитель развивает необходимую нам мощность в 5Вт. Это сопротивление равно 17 Ом. Если подключить антенну сразу, вместо резистора Rн, то на активном сопротивлении антенны уже не будет выделяться расчетная мощность.
Для согласования сопротивлений Rн и Rа, воспользуемся бесплатной программой Smith-Chart.
Про диаграмму Смита, про активные и реактивные составляющие полного сопротивления рассказывать ничего не буду. Кому интересно, можете поискать информацию в интернете. Сделаем все максимально просто.
Запустив программу, увидим следующее:
В окне программы, справа, мы видим диаграмму Смита. Слева три окна: Schematic, Toolbox и Data Points
Первым делом, надо задать сопротивления Rн и Ra. Для этого нажимает на кнопку DATAPOINT в окне Toolbox.
Далее, в появившемся окне нажимаем кнопку Keyboard.
Далее -вводим частоту (27.135 МГц) и сопротивление Rн, равное 17 Ом. Реактивное сопротивление примем равное 0 Ом.
Повторим еще раз все вышеперечисленные действия, только на этот раз зададим активное сопротивление, равное 50 Ом (Rа).
В итого на диаграмме полны появится две точки, 1 и 2.
Теперь, используя панель Toolbox, будем подбирать элементы и номиналы цепи согласования таким образом, чтобы из точки 1, мы пришли в точку 2.
На панели Toolbox, SERIES-это последовательно размещенный элемент, SHUNT – параллельно размещенный элемент.
Выбирая последовательные или параллельные элементы на панели Toolbox, и перемещая курсор по диаграмме Смита, подбираем номиналы этих элементов таким образом, чтобы из точки 1, мы пришли в точку2. При этом, необходимо понимать, что ZL в окне Schematic, соответствует сопротивление Rн, а кружок с со знаком », соответствует Ra.
В итоге, в окне Schematic, у нас получилась схема цепи согласования и номиналы элементов.
Попробуем смоделировать работу цепи согласования.
Накидываем схему цепи согласования в программе LTspice XVII с расчетными значениями элементов. Запускаем симуляцию и видим осциллограмму напряжения на нагрузке Ra. Амплитуда напряжения равна 24.5В. Не сложно подсчитать выходную мощность каскада. 24,5*24,5/(2*50) = 6 Вт. Что немного больше расчетной мощности.
И напоследок, хочу напомнить, что приведенный расчет является упрощённым. Многие нюансы не были учтены. Так же любой расчет аналоговых схем -является приблизительным, и требует уточнения номиналов элементов, при окончательной настройке готового изделия.