ГП контур лампового каскада (ВКС)

Для ВЧ диапазонов. Идея в том, что бы обойти стороной высокую выходную емкость некоторых, особенного старых, ламп. Иначе говоря это вариант компенсации выходной емкости лампы. Особенность расчета состоит в том, что перед П-контуром включается дополнительный Г-контур. При этом выходная емкость лампы, с учетом требуемого Roe, пересчитывается в последовательное соединение. В качестве входного сопротивления Г-контура принимается получившееся после пересчета активное сопротивление. А пересчитанная реактивная составляющая добавляется к индуктивному сопротивлению Г-контура с обратным знаком, т.е. на этом шаге и случается компенсация.

Ранее такой способ уже рассматривали, но он был частично таким. В нем не считали Г-контур, просто вставляли компенсирующую индуктивность, а П-контур считали на получившееся после пересчета сопротивление. В данном случае, посредством добавления Г-звена, есть возможность сделать входное сопротивление П-контура по желанию.

Как вариант можно рассмотреть и Т-контур, но нужно считать подавление гармоник, что там с ним получится пока неизвестно...

Пример отвлеченного расчета:

1. Емкость анода 25 пф, требуемое Roe = 3 кОм, частота 29 Мгц.
2. Емкостное сопротивление анодной емкости равно -j219,524 Ом.
3. Пересчет в последовательный вид:

Код: [Выделить] Активная часть параллельного соединения = 3000
Реактивная часть параллельного соединения = -219,524
---------------------------------------------------------
Результат преобразования:
Активная часть Z = 15.978
Реактивная часть Z = -218.355j

4. Выберем, по желанию, входное сопротивление П-контура, пусть это будет 1000 Ом.
5. Рассчитаем П-контур на 1000/50 Ом

Код: [Выделить] Исходные данные:
-----------------------------------
F, МГц = 29.000
Qn = 10.000
Q0 = 250.000
R вх., Ом = 1000.000
R вых., Ом = 50.000
P вх., Вт = 10.000

Результаты расчета:
---------------------------------------------------------------------------
C1, пФ = 46.161 P вых. Вт = 9.599
C2, пФ = 181.594 Q в С1, ВАр = 84.111
L, мкГн = 0.765 Q в С2, ВАр = 15.881
КПД контура, % = 95.992 I в С1, А (эфф.) = 0.841
P потерь, Вт = 0.400 I в С2, А (эфф.) = 0.725
Полоса S11(0.1), кГц = 616.189 I в L, А (эфф.) = 0.847
Полоса S11(0.2), кГц = 1252.632 KF2-U, дБ = 28.389
U вх, В (эфф.) = 100.000 KF2-I, дБ = 33.553
U вых, В (эфф.) = 21.908 S11 вх. порт на F = 0.000
U на L, В (эфф.) = 118.051 S22 вых. порт на F = 0.040

6. Рассчитаем величину индуктивности компенсации для катушки Г-контура, это сопротивление j218.355 (в последовательном представлении),
тогда L = 218,355÷(2×3,1415926×29) = 1,19835442 мкГн

7. Рассчитаем Г-контур

Код: [Выделить] Частота, МГц = 29
Сопротивление источника, Ом = 15.978
Сопротивление нагрузки (активная часть) R, Ом = 1000
Сопротивление нагрузки (реактивная часть) jX, Ом = 0
Добротность конденсатора (250-50000) = 50000
Добротность катушки (75-750) = 250
Входная мощность, Вт = 10

-------L-----------
вход C выход
-------------------

C, пФ = 43.765
L, мкГн = 0.678
КПД, % = 96.894
Qc, ВАр = 77.268
IL, А(эфф) = 0.791
S11 = 0.000
S22 = 0.031
S11(0.1), кГц = 763.140
Ku2, дБ = -21.252

8. Рассчитаем индуктивность Г-контура c учетом компенсирующей катушки, она равна 0,678+1,19835442 (из шага 6) = 1,87635442

Итого получили:

1. Индуктивность от анода к С1 П-контура равна L1 = 1,87635442 мкГн
2. Горячая емкость конденсатора П-контура C1 равна 46.161 + 43.765 = 89,926 пф
3. Индуктивность П-контура L2 = 0.765 мкГн
4. Емкость С2 П-контура равна 181,594 пф.

КПД, как видно из расчетов, должен получиться порядка 93%. Общее подавление гармоник должно быть весьма неплохим, если учесть работу по подавлению Г-контуром (в принципе в расчетах видно подавление, но нужно бы проверить комплексно).

Проверочный расчет дал входной импеданс 2936.573-j28.340. Небольшая неточность вероятна связана с округлениями при вычислениях. Явная ошибка дала бы сильное отклонение. Ну, хотя нужно еще раз проверить... В многодиапазонной конструкции анодная индуктивность возможно будет мешать, но варианты рассматривать можно разные, включая варианты расчета для получения меньшей величины L1, пока это просто наброски.

Сегодня пересчитал без округлений. Заодно нашел мелкую опечатку в своих расчетах, при проверке (не ошибку). Теперь входное сопротивление получилось ровно 3000 Ом с нулевой реактивностью, как и должно быть. Так что алгоритм правильный.

Что-то сдается мне, что последовательная индуктивность на 10-ке в 1.8 мкГн загасит всю мощу)). Нарисуйте схему, так понятнее будет.

Цитата: SYN от Август 19, 2025, 07:23:21 pm

Ранее такой способ уже рассматривали, но он был частично таким. В нем не считали Г-контур, просто вставляли компенсирующую индуктивность, а П-контур считали на получившееся после пересчета сопротивление.

В принципе это то же самое, разве только в Маткаде не было разделения ёмкости на две части.

Цитата: RC3U от Август 22, 2025, 10:06:54 pm

Что-то сдается мне, что последовательная индуктивность на 10-ке в 1.8 мкГн загасит всю мощу)). Нарисуйте схему, так понятнее будет.

Это пркидочный, отвлеченный расчет. Регулированием входного сопротивление П-контура здесь есть возможность менять все элементы схемы. Через пару дней еще приведу пример. Реактивность не должна ничего заглушить, если только Г-контур не сделать с очень большой нагруженной добротностью (слишком большим отношением Rвх/Rвых, это регулируется как раз принятым входным сопротивление П-контура) и невысокой холостой добротностью. Т.е. например, намотать тонким проводом. Ну и потом, КПД тоже считается.

Цитата: Орешек от Август 24, 2025, 01:09:38 am

В принципе это то же самое, разве только в Маткаде не было разделения ёмкости на две части.

Выше я упоминал, что такой способ действительно рассматривали, хотя не в точности именно такой, там не считали Г-контур, но схемно разницы нет. Разница с способе расчета и, вероятно, в получаемом результате тоже, так как вариантов по номиналам схемы может быть много. Но Маткад не дает расшифровки. Ему по схеме написали уравнения и он посчитал. Делая декомпозицию схемы, раскладывая ее на кубики, мы понимаем как это работает, следовательно появляется возможность рассчитать схему любым инструментарием. По схеме - для более полной картины левую индуктивность тоже нужно разбить на две (до зеленого квадрата нарисовать еще одну катушку). Первая компенсирует емкостную реактивность, т.е. по сути образует с ней последовательный контур, вторая является частью Г-контура.

Ну а по сути-то, получается такой двойной П-контур.

Так это 2П-контур:)

Цитата: UA0OAG от Август 24, 2025, 04:31:19 am

Так это 2П-контур:)

Схемно да, если учитывать емкость анода как первую емкость. Вопрос в способах расчета.

Цитата: UA0OAG от Август 24, 2025, 04:31:19 am

Так это 2П-контур:)

Да, но с условием C1 = const.

Цитата: SYN от Август 19, 2025, 07:23:21 pm

Итого получили:

1. Индуктивность от анода к С1 П-контура равна L1 = 1,87635442 мкГн
2. Горячая емкость конденсатора П-контура C1 равна 46.161 + 43.765 = 89,926 пф
3. Индуктивность П-контура L2 = 0.765 мкГн
4. Емкость С2 П-контура равна 181,594 пф.

КПД,...порядка 93%.

Цитата: SYN от Август 19, 2025, 07:23:21 pm

Добротность конденсатора...

А надо ли это учитывать...

Цитата: Орешек от Август 24, 2025, 10:25:42 am

с условием C1 = const.

получается, что La должна иметь вполне определённое значение, что практически трудно реализуемо.
Вы могли бы смоделировать, что будет, если установить значение индуктивности La +\- 15% от расчётного значения?
Конечно, П-контуром можно "скомпенсировать" всё, интересна "цена" за это...

Цитата: R2BT от Август 24, 2025, 02:04:19 pm

что будет, если установить .. La +\- 15%..

Если не менять L2, то при +15% на картинке.

Если не менять L2, то при - 15% у П-контура нет решений. Если немного уменьшить L2, то будет два решения для С1, С2.

КПД у Вас меньше чем у меня получился. Нужно перепроверить. Но я взял 2 КПД по отдельности и просто их перемножил. Судя по подавлению гармоник входное сопротивление П-контура нужно взять меньше, что бы понизить нагруженную добротность Г-контура, тогда и КПД подрастет и запредельное подавление гармоник, не нужное настолько, снизится. Да и погрешность при отклонении тоже должна снизиться. Пример отвлеченный был и, возможно, не самый удачный.

Да и нагруженную добротность П-контура тоже можно взять меньше.

Добротность кондера конечно можно не учитывать, просто у меня прога расчета Г-контура требует, ввел возможный максимум.