ВЧ техника > Усилители мощности
ФНЧ передатчика, уменьшение нагрева
Phoenix:
Добрый день!
Проектирую ФНЧ передатчика на VHF диапазон. Пытаюсь обойтись только покупными катушками. Сейчас использую воздушные катушки Coilcraft серии Midi 1812SMS (ничего лучше не нашёл). Катушки маленькие и поэтому сильно нагреваются.
1) Можно включать катушки параллельно? Допустим включить параллельно две катушки 82 нГн, чтобы получить 41 нГн. Или даже три параллельно для 27 нГн. Модель на S-параметрах показывает, что теоретически так делать можно. Но есть сомнения. Если это возможно, то какое расстояние оставить между катушками?
2) Какой тип фильтра лучше использовать, чтобы минимизировать нагрев катушек?
3) Что ещё следует учесть, чтобы минимизировать нагрев?
Фильтры считаю в FilterSolutions, а дальше учитываю S-параметры в AWR. Посчитал и изготовил эллиптический фильтр 5 порядка.
Реальная АЧХ совпала с расчётом, ничего подстраивать не пришлось. Конденсаторы ATC 100B, плата из китайского RO4003C. Потери 0,13 дБ (примерно 3 Вт при подводимой 100 Вт). Под выводы катушек сделал полигоны + тонкая плата + плата прижата к радиатору. Центр катушки греется 110 градусов при мощности чуть более 100 Вт.
А нужен ФНЧ на 250 Вт. Как можно уменьшить ток в катушках? Рассматриваю вариант - отказаться от эллиптической структуры и допустим использовать фильтр Чебышева I, но большего порядка (7 или 9-ого). Может что-то посоветуете? Спасибо!
Полюсы эллиптического фильтра я настроил на 2 и 3 гармоники передатчика. Сам УМ даёт 2 гармонику -26 дБн, а 3 гармонику -15 дБн.
DL2KQ:
1) Как и резисторы. Можно. Но имейте в виду, что из-за разброса индуктивностей (а у SMD он большой) ток будет неравномерно распределен.
2) Чем хуже (менее резкая) AЧX, тем меньше ток.
3) Отметить чекбокс Mini Inductors - это минимизирует индуктивности катушек (и, соответственно, потери в них).
Периметр сечения проводника катушек надо увеличивать. Печатные катушки - не вариант?
Игорь 2:
Параллельное и последовательное соединение указанных СМД катушек, конечно же, вполне допустимо, только нужно обратить внимание на их взаимную развязку по магнитному полю, в противном случае, их общая индуктивность будет малопредсказуема.
По поводу снижения нагрузки на катушки - см. график выделяемой мощности на них у ФНЧ Чебышева 5 порядка с частотой среза 2 МГц - в полосе пропускания эта мощность растёт с частотой, и, если мотать катушки больших типоразмеров проблематично, можно просто поднять частоту среза...
Phoenix:
Спасибо за ответы!
1) Разброс индуктивностей 2%.
2) Понятно, значит никакой магии в выборе типа фильтра нет :)
3) Да, именно так считал эллиптический фильтр. Из той же логики - чем меньше индуктивность, тем меньше потерь.
4) Про печатные катушки идея интересная, но пока не знаю с чего начать их расчет. Я думал они обладают достаточно низкой добротностью и высокой паразитной ёмкостью (bottom платы полностью залит землей).
5) Я боюсь именно за "взаимную развязку по магнитному полю", потому что это я не могу промоделировать и предсказать.
Мне понравились катушки большего размера (большего диаметра), у них высокая добротность (более 250 в нужном диапазоне частот). Но у них высокая индуктивность 90 нГн, т. е. мне надо включить параллельно 3 штуки, чтобы получить 30 нГн.
Набросал плату. Монстр конечно получается. Катушки 5 амперные и если ток распределится не равномерно - не беда. Насколько такая топология работоспособна?
Если делать разнос между катушками ещё больше, то это сильно увеличивает ёмкость полигонов. Плату пришлось сделать толще (с 0,8 мм до 1,5 мм) чтобы уменьшить ёмкость, иначе ёмкость полигонов становится больше расчётной ёмкости конденсаторов фильтра.
Игорь 2:
У меня во всех УКВ аппаратах ФНЧ намотаны посеребрённой проволокой диаметром 0.8 мм, вытянутой из центральной жилы какого-то коаксиала.
150 Вт ЧМ максимальную мощность пускаю.
Навигация
Перейти к полной версии