У претходном чланку смо разговарали о основама подударања импедансе и како користити трансформатор за подударање импедансе. Поред употребе трансформатора за подударање импедансе, дизајнери такође могу да користе кругове импедансе за филтрирање на излазу РФ појачала који се могу удвостручити као круг за филтрирање и као коло за подударање импеданце. Постоји много врста филтарских кола која се могу користити за усклађивање импедансе, а најчешћа су разматрана у овом чланку.
ЛЦ подударање филтера
Разни ЛЦ филтри се могу користити за усклађивање импеданси и обезбеђивање филтрирања. Филтрирање је посебно важно на излазу појачавача снаге РФ јер генеришу пуно нежељених хармоника који се морају филтрирати пре него што их антена пренесе јер могу проузроковати сметње и пренос на фреквенцијама које нису оне којима је станица одобрена за пренос. на може бити незаконито. Покриваћемо нископропусне ЛЦ филтерејер радио појачала појачавају само хармонике, а хармонски сигнали су увек читав мноштво основних сигнала, тако да увек имају више фреквенције од основног сигнала - зато користимо нископропусне филтере, они пропуштају жељени сигнал док добијају ослободити се хармоника. Приликом дизајнирања ЛЦ филтера, говорићемо о отпору извора и отпору оптерећења уместо импедансе, јер ако оптерећење или извор има неку серијску или паралелну индуктивност или капацитет, па самим тим и нерезистентна импеданса, прорачуни постају много сложенији. У овом случају, најбоље је користити ПИ филтер или калкулатор Л филтера. У већини случајева, попут интегрисаних кола, правилно израђених и подешених антена, ТВ и радио пријемника, предајника итд. Излазна / улазна импеданса = отпор.
„К“ фактор
Сваки ЛЦ филтер има параметар познат као К (фактор квалитета), у нископропусним и високопропусним филтерима одређује стрмину фреквенцијског одзива. Филтер са ниским К биће врло широкопојасни и неће филтрирати нежељене фреквенције тако добро као филтер са високим К. Високи К филтер ће филтрирати нежељене фреквенције, али ће имати резонантни врх, па ће такође деловати као опсежни филтер. Висок К фактор понекад смањује ефикасност.
Л филтери
Л филтери су најједноставнији облик ЛЦ филтера. Састоје се од кондензатора и пригушнице, повезани на начин сличан ономе који се налази у РЦ филтерима, при чему пригушница замењује отпорник. Могу се користити за усклађивање импедансе која је већа или мања од импедансе извора. У сваком Л филтру постоји само једна комбинација Л и Ц која се може подударати са датом улазном импедансом и задатом излазном импедансом.
На пример, да бисмо ускладили оптерећење од 50 Ω са оптерећењем од 100 Ω на 14МХз, потребан нам је индуктор од 560нХ са кондензатором од 114пФ - ово је једина комбинација која може да подудара на овој фреквенцији са овим отпорима. Њихов К фактор, и према томе колико је добар филтер једнак
√ ((Р А / Р Б) -1) = К
Где је Р је већа импеданса, РЛ је мања импеданса, и К је К фактор са одговарајућим оптерећењем повезан.
У нашем случају, учитани К биће једнак √ ((100/50) -1) = √ (2-1) = √1 = 1. Ако бисмо желели више или мање филтрирања (различито К), требало би нам ПИ филтер, где је К у потпуности прилагодљив и можете имати различите Л и Ц комбинације које вам могу дати тражено подударање на датој фреквенцији, свака са различитим К.
Да бисмо израчунали вредности компонената Л филтра, потребне су нам три ствари: излазни отпор извора, отпор оптерећења и учесталост рада.
На пример, излазни отпор извора биће 3000 Ω, отпор оптерећења 50 Ω, а фреквенција 14 МХз. Будући да је наш отпор извора већи од отпора оптерећења, користићемо филтер „б“
Прво морамо израчунати реактанцу две компоненте Л филтера, а затим можемо израчунати индуктивитет и капацитивност на основу реактанције и учесталости употребе:
Кс Л = √ (Р С * (Р Л -Р С)) Кс Л = √ (50 Ω * (3000 Ω-50 Ω) Кс Л = √ (50 Ω * (3000 Ω-50 Ω) Кс Л = √ (50 Ω * 2950 Ω) Кс Л = √ (50 Ω * 2950 Ω) Кс Л = √147500 Ω 2 Кс Л = 384,1 Ω
Користимо калкулатор реактанције да одредимо индуктивитет који има реактанцију 384,1 Ω на 14МХз
Л = 4,37 μХ Кс Ц = (Р С * Р Л) / Кс Л Кс Ц = (50 Ω * 3000 Ω) / 384,1 Ω Кс Ц = 150000 Ω 2 / 384,1 Ω Кс Ц = 390,6 Ω
Користимо калкулатор реактанције да одредимо индуктивитет који има реактонсу 390,6 Ω на 14МХз
Ц = 29,1 пФ
Као што видите, фреквенцијски одзив филтра је нископропусни са резонантним врхом на 14МХз, резонантни врх је узрокован филтером који има високи К ако је К нижи, филтер би био нископропусни без врха. Ако бисмо желели другачији К, па би филтер био широкопојасни, морали бисмо да користимо ПИ филтер, јер К Л филтра зависи од отпора извора и отпора оптерећења. Ако користимо ово коло за подударање излазне импедансе цеви или транзистора, мораћемо да одузмемо излазни капацитет до масе од кондензатора филтера, јер су паралелни. Ако користимо транзистор са капацитетом колектор-емитер (познат и као излазни капацитет) од 10пФ, капацитет Ц треба да буде 19,1 пФ уместо 29,1 пФ.
ПИ филтери
ПИ филтер је врло свестрано подударно коло, састоји се од 3 реактивна елемента, обично два кондензатора и једног индуктора. За разлику од Л филтера, где је само једна комбинација Л и Ц дала тражено подударање импедансе на датој фреквенцији, ПИ филтер омогућава више комбинација Ц1, Ц2 и Л да би се постигло жељено подударање импедансе, при чему свака комбинација има различито К.
ПИ филтри се чешће користе у апликацијама, где постоји потреба за подешавањем на различите отпоре оптерећења или чак сложене импедансе, као што су РФ појачала снаге, јер је њихов однос улазне и излазне импедансе (р и) одређен односом кондензатора у квадрату, тако да при подешавању на другу импедансу, завојница може остати иста, док су подешени само кондензатори. Ц1 и Ц2 у РФ појачалима снаге су често променљиви.
(Ц1 / Ц2) ² = р и
Када желимо широкопојасни филтер, користимо К мало изнад К критица када желимо оштрији филтер, као што је на излазу РФ појачала снаге, користимо К који је много већи од К крит, али испод 10, као што је већи К филтер, то је нижа ефикасност. Типични К ПИ филтера у РФ излазним фазама је 7, али ова вредност може варирати.
К крит = √ (Р А / Р Б -1)
Где је: Р А већи од два отпора (извора или оптерећења), а Р Б је мањи отпор. Генерално, ПИ филтер на вишем К може се сматрати, занемарујући подударање импедансе као паралелни резонантни круг направљен од калема Л и кондензатора Ц са капацитетом једнаким:
Ц = (Ц1 * Ц2) / (Ц1 + Ц2)
Овај резонантни круг треба да одјекује на фреквенцији на којој ће се користити филтер.
За израчунавање вредности компонената ПИ филтера потребне су нам четири ствари: излазни отпор извора, отпор оптерећења, учесталост рада и К.
На пример, треба да подударимо извор од 8Ω са оптерећењем од 75Ω са К од 7.
Р А је већи од два отпора (извора или оптерећења), а Р Б је мањи отпор.
Кс Ц1 = Р А / ККС Ц1 = 75 Ω / 7 Кс Ц1 = 10,7 Ω
Помоћу калкулатора реактанције одређујемо капацитет који има реактанцију од 10,7 Ω на 7 МХз
Ц1 = 2,12 нФ Кс Л = (К * Р А + (Р А * Р Б / Кс Ц2)) / (К 2 +1) Кс Л = (7 * 75 Ω + (75 Ω * 8 Ω / 3,59 Ω)) / 7 2 +1 Кс Л = (575 Ω + (600 Ω 2 / 3,59 Ω)) / 50 Кс Л = (575 Ω + (167 Ω)) / 50 Кс Л = 742 Ω / 50 Кс Л = 14,84 Ω
Помоћу калкулатора реактанције утврђујемо индуктивитет који има реактанцију 14,84 Ω на 7 МХз
Л = 340 нХ Кс Ц2 = Р Б * √ ((Р А / Р Б) / (К 2 + 1- (Р А / Р Б))) Кс Ц2 = 8 Ω * √ ((75 Ω / 8 Ω) / (К 2 + 1- (75 Ω / 8 Ω))) Кс Ц2 = 8 Ω * √ (9,38 / (49 + 1-3,38)) Кс Ц2 = 8 Ω * √ (9,38 / 46,62) Кс Ц2 = 8 Ω * √0,2 Кс Ц2 = 8 Ω * 0,45 Кс Ц2 = 3,59 Ω
Помоћу калкулатора реактанције одређујемо капацитивност која има реактанцију од 3,59 Ω на 7 МХз
Ц2 = 6,3 нФ
Као и код Л филтера, ако наш излазни уређај има било какав излазни капацитет (плочаста катода за цеви, колектор до емитора за БЈТ, често само излазни капацитет за МОСФЕТ-ове, цеви и БЈТ-ове), морамо га одузети од Ц1 јер је тај капацитет паралелно са њим повезани. Ако бисмо користили ИРФ510 транзистор, са излазним капацитетом од 180 пФ, као излазни уређај Ц1 требао би бити 6,3 нФ-0,18 нФ, дакле 6,17 нФ. Ако бисмо паралелно користили више транзистора да бисмо добили већу излазну снагу, капацитети би се збројили.
За 3 ИРФ510 то би било 6,3 нФ-0,18 нФ * 3 = 6,3 нФ-0,54 нФ, дакле 5,76 нФ уместо 6,3 нФ.
Остала ЛЦ кола која се користе за усклађивање импедансе
Постоје бројни различити ЛЦ кола која се користе за подударање импеданси, као што су Т филтери, специјални склопови за подударање за транзисторска појачала или ПИ-Л филтри (ПИ филтер са додатном индуктивношћу).
