Застосування спіральних резонаторів у аматорській УКХ апаратурі. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Застосування спіральних резонаторів у аматорській УКХ апаратурі. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вузли радіоаматорської техніки

Коментарі до статті

У сучасній приймально-передавальної апаратурі пред'являються високі вимоги щодо вибірковості, спектральної чистоти сигналів передавачів та гетеродинів. Особливо це позначається під час проектування апаратури на НВЧ. Хороших результатів можна досягти лише при використанні в процесі проектування комплексу прийомів підвищення якості апаратури. Перелічимо основні їх. Це прогресивна схемотехніка, застосування сучасних малошумливих компонентів, раціональний монтаж, екранування, стабілізація ланцюгів живлення і, звичайно ж, фільтрація ВЧ і НВЧ сигналів.

Жодна конструкція УКХ апаратури не може обійтися без фільтрів. При проектуванні часто виникають труднощі. Якого типу та конструкції фільтр більш прийнятний? Ставиться завдання вибору.

Основними критеріями тут є:

центральна частота;
смуга пропуску;
добротність;
втрати у смузі пропускання;
спосіб узгодження;
габаритні розміри;
вартість.

Найчастіше у повсякденній практиці радіоаматори використовують LC фільтри з дротяними котушками до 200 МГц, дротяні та друкарські лінії на частотах вище 200 МГц.

При застосуванні подібних фільтрів на частотах вище 30 МГц виникають проблеми із добротністю котушок. Так, на частоті 30 МГц, при збереженні прийнятних розмірів котушки, можна отримати добротність близько 200. Добротність котушок, що застосовуються в серійній апаратурі, не перевищує 150. Використання друкованих ліній обмежено матеріалом і розмірами ліній, залежно від частоти. Відмінні результати виходять при використанні коаксіальних чвертьхвильових резонаторів. Такі резонатори забезпечують добротність до 5000, але в малогабаритній апаратурі їх застосування стає неприйнятним через великі розміри. Так резонатор на частоту 30 МГц має довжину 2.5 метра, але в частоту 500 МГц-15см.

1950 року американець Олександр Хорват опублікував повідомлення, а 1956 року отримав патент США N2.753.530 на HIGH Q FREQUENCY TUNER. Винахід зробив переворот у галузі теорії фільтрів та резонаторів. Світ дізнався про принципово новий тип резонатора - спіральний.

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

Добротність спіральних резонаторів, залежно від конструкції та частоти, знаходиться в межах 200...5000 і досягає 85% добротності коаксіальних чвертьхвильових резонаторів. Проте довжина спіральних резонаторів може бути зменшена в 30 разів. Простота налаштування, високий ККД, різноманітність форм узгодження відкрило широку дорогу практичному застосуванню спіральних резонаторів та фільтрів.

Спіральний об'ємний резонатор має круглий або прямокутний екран, усередині якого розміщена одношарова котушка. Один її кінець замкнутий на екран, а другий розімкнуть. Металевий осердя, що вводиться з боку розімкнутого виведення спіралі, змінює ємність резонатора - так відбувається перебудова за частотою.

Застосування спіральних резонаторів у аматорській УКХ апаратурі
Ріс.1

При розрахунках спіральних резонаторів слід пам'ятати про фізичні обмеження, що накладаються на елементи, способи налаштування, взаємні зв'язки резонаторів між собою і з навантаженнями. На рис.1 зображено спіральний резонатор класичної форми. (D – внутрішній діаметр екрану, d – середній діаметр спіралі, do – діаметр дроту, S – крок спіралі, b – висота спіралі, В – внутрішня висота екрану). Величини ці вибираються у таких співвідношеннях: 0.5

РОЗРАХУНОК СПІРАЛЬНИХ РЕЗОНАТОРІВ ПО НОМОГРАМАХ

Теоретичні викладки та виведення рівнянь, що описують параметри спіральних резонаторів, дуже громіздкі і ніколи в практиці не використовуються. Найбільш прийнятний метод розрахунку спіральних резонаторів - використання номограм, де всі теоретичні висновки укладаються в 5 лінійнозв'язаних номограм.

Електрична довжина, крайова ємність на розімкнутому кінці котушки та довжина дроту в обмотці будуть приблизно наступними:
електрична довжина – 94% від чверті довжини хвилі, крайова ємність-0.15пф, довжина провідника – 28% від довжини хвилі у вільному просторі.

Розглянемо приклади розрахунку спіральних резонаторів. Для розрахунку використовуватимемо номограму (рис.2).

перший приклад

Потрібно розрахувати резонатор на частоту 10 МГц і добротність без навантаження, що дорівнює 1000. З'єднавши лінією 1 точку на осі fo=10 МГц з точкою на осі Q= 1000, визначимо, що внутрішній діаметр екрану D=150мм. Знаючи діаметр D, з'єднаємо точку fo=10 МГц із точкою D=150 мм і, продовживши лінію до перетину з віссю N, Z0, отримаємо число витків N=30. Вибравши d/D=0,55, отримаємо середній діаметр котушки d=83,5 мм. При цьому прийнятними значеннями будуть: S = 4.5 витка на см, b = 125 мм, = 200мм. Як бачимо з розрахунку, спіральний резонатор на 10 МГц має дуже великі габарити.

другий приклад

Потрібно розрахувати резонатор частоту 70 МГц.

Добротність ненавантаженого резонатора повинна бути не менше 850. Резонатор монтується на екрані з квадратним поперечним перерізом. З номограми видно (лінія 2), що екран із круглим поперечним перерізом повинен мати діаметр D=60мм. Внутрішній розмір сторони квадратного екрана дорівнює D/1.2 – 50 мм. Необхідне число витків дорівнює 11. При d/D - 0.55 діаметр котушки дорівнюватиме 33 мм. Довжина котушки дорівнює 50мм. Довжина екрану дорівнює 95мм.

третій приклад

Розрахуємо резонатор на частоту 400 МГц добротністю без навантаження Q – 2000. За номограмою визначимо, що внутрішній діаметр екрану D – 50мм, а число витків n – 2.25 витка. Середній діаметр котушки дорівнюватиме 27мм, а крок намотування - 19мм. Довжина котушки – 40мм, довжина екрану – 55мм.

При конструюванні спіральних резонаторів слід пам'ятати таке: матеріал, з якого виготовлений каркас котушки, не повинен вносити втрат. Рекомендується застосовувати полістирол, радіокераміку або фторопласт. Якщо котушки виконуються товстим жорстким дротом чи шиною, краще взагалі обійтися без каркаса. Для забезпечення хорошої провідності бажано застосовувати срібний провід та срібну внутрішню поверхню екрану. На частотах до 100 МГц можна застосовувати і звичайний мідний провід (у тому числі і ПЕВ), проте срібний провід дає приріст добротності приблизно на 3%. Пам'ятайте, що чистота обробки внутрішньої поверхні екрана має набагато більше значення, ніж подальше сріблення. Екран не повинен мати швів, розташованих паралельно осі котушки, і якщо такі існують, то для забезпечення малого опору контакту їх необхідно добре пропаювати. Нижній кінець котушки повинен бути підведений до бічної стінки екрана якомога більш прямо і підпаяний до неї. Якщо кінець котушки підводиться до нижньої стінки екрана, остання для зменшення втрат у стиках повинна бути ретельно припаяна до екрану. Котушка повинна доходити до краю екрана на відстань не ближче за чверть діаметра екрана. Якщо котушка буде опущена надмірно низько на дно екрану, то нижні кілька витків будуть неефективні для накопичення енергії, внесуть значні втрати, що негативно позначиться на добротності резонатора.

Зазор у верхній частині екрану служить зменшення паразитної ємності й уникнення дугового розряду в потужних резонаторах. Слід пам'ятати, якщо спіральний резонатор включений на виході УКХ передавача з вихідною потужністю 10 Вт, то на кінці спіралі амплітуда напруги складе 60-80 кВ.

Як елемент налаштування доцільно використовувати латунний сердечник діаметром від 3 до 8 мм. При налаштуванні слід стежити, щоб осердя входило не глибше ніж на 5-10% довжини котушки. Хороші результати дає осердя з диском на кінці діаметром 60-80% від діаметра (сторони) екрану. На зовнішньому кінці підлаштованого осердя роблять проріз. Після налаштування сердечник надійно контрат (можна за допомогою контрогайки). Особливе значення має опір контакту осердя з екраном. Воно має бути якнайменшим.

Автори: Сергій Кузнєцов (UC2CAM), Володимир Чепиженко (RC2CA); Публікація: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Дивіться інші статті розділу Вузли радіоаматорської техніки.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву

Фільм та склад повітря залу для глядачів 26.05.2016

Вчені провели аналіз зразків повітря з кінозалів, в яких показували фільми різних жанрів, і виявили, що емоційний стан аудиторії можна визначити за складом газів, що видихаються.

Зворотній зв'язок також працює: можна визначити фільм за динамікою складу атмосфери в кінотеатрі. Найкраще визначаються страшні та смішні сцени, – стверджують хіміки з Інституту хімії товариства Макса Планка та Майнцького університету імені Гутенберга.

Під час перегляду "Голодних ігор", за словами Джонатана Вільямса, керівника дослідницької групи в Інституті хімії товариства Макса Планка, вміст вуглекислого газу та ізопрену у повітрі різко підвищувався, як тільки на екрані героїня починала боротися за своє життя.

Здорова людина видихає вуглекислий газ у суміші з малими кількостями інших газів – їх кількість доходить до 800. Фізіологічні процеси, що зумовлюють синтез та виділення цих речовин, ще не цілком вивчені.

Спочатку дослідники займалися питанням про гази, що видихаються людиною, і їх вплив на склад атмосфери планети і парниковий ефект. Дослідження атмосфери над футбольним стадіоном під час матчу не дало цікавих результатів – можливо, тому, що матч закінчився з рахунком 0 – 0. Тоді вченим спала на думку ідея аналізувати повітря у приміщеннях, де люди відчувають сильні емоції – наприклад, у кіно.

Інші цікаві новини:

▪ З нанотрубочок плетуть мережі

▪ Мікросхеми Aquantia Multi-Gig Ethernet для самоврядних автомобілів

▪ Біогібридна риба із серцевих клітин людини

▪ Школа переїхала

▪ Удосконалення квантових обчислювачів

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Студенту на замітку. Добірка статей

▪ стаття Плести (городити) тин. Крилатий вислів

▪ статья Які комахи здатні поводитися аналогічно камікадзе для оборони свого житла? Детальна відповідь

▪ стаття Фрейцинетія. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Енергоагрегат з низькотемпературним двигуном Стірлінга та вихровою трубою. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Мотузки, що розв'язуються. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт