9.1.2. Розрахунки індуктивних елементів
Розрахунки плівкових індуктивних елементів виконують у такому порядку:
1. Вибирають матеріали провідника, визначають необхідну товщину плівки d і методи її нанесення. У більшості випадків для спіралей використовують ті ж матеріали, що і для провідників (підшар, шар і покриття). Товщина плівки повинна бути більше глибини скін-шару.
Товщину скін – шару розраховують за виразом
|
(9.20) |
,
де - відносна магнітна проникність підложки; 0=410-7Гн/м.
2.
Вибирають товщину плівки
.
Основним матеріалом шару найчастіше
вибирають мідь, покриття - нікель, срібло,
золото. За необхідності виконують
електролітичне нарощування міді. При
визначенні
необхідно враховувати, що величина
за електролітичного осаджування може
бути в 2 - 3 рази більшою питомого опору
масивного матеріалу.
3. Вибирають ширину провідника b = bmin, відстань між провідниками a = amin, і визначають крок спіралі t =( a+b).
4. Вибирають форму спіралі і відношення k = D1/D2. Мінімальну площу буде мати індуктивність, у якої D1 = 0, тобто за k = 0. Для круглої спіралі k вибирають із інтервалу (0,2 - 0,4), а для квадратної - (0,2 - 0,36).
5. Визначають зовнішній діаметр спіралі
|
(9.21) |
.
6. Визначають внутрішній діаметр спіралі
D1 = kD2 . |
(9.22) |
7. Визначають число витків спіралі
|
(9.23) |
.
8. Розраховують власну ємність плівкової індуктивності CK (9.12), (9.13).
9. Розраховують довжину спіралі (9.14), (9.15).
10. Розраховують добротність індуктивних елементів (9.8) – (9.11), (9.16) або (9.17).
Якщо розраховане значення Q задовольняє вхідним даним, розрахунок закінчують. Якщо ж Qрозр Qзадан, то необхідно збільшити значення b і а, і повторити весь розрахунок, починаючи з п. 2.
Якщо відстань від плівкової індуктивності до металевого корпуса менша її діаметра D2, то екран зменшує її індуктивності і добротності. Тому необхідно виконати корекцію індуктивності плоскої спіралі, розміщеної у металевому корпусі на діелектричній підложці.
Вихідні дані для розрахунку: значення індуктивності в корпусі, задане за електричною принциповою схемою LЗ (мкГн), верхня робоча частота f (ГГц), внутрішній D1 (мм) і зовнішній D2 (мм), відносна діелектрична проникність підложки П, відстань площини спіралі до кришки корпусу Z2 (мм), товщина підложки Z1 (мм) і внутрішня висота корпусу Z3 (мм) (рис. 9.2).
Порядок розрахунків:
1. Для прямокутної спіралі визначають значення еквівалентних діаметрів
|
(9.24) |
,
де A2 і В2, A1 і B1 - відповідно зовнішні і внутрішні сторони прямокутної спіралі.
2. Визначають параметр m
|
(9.25) |
,
де K1, K2, K3 коефіцієнти, визначені за графіком (рис. 9.2), як функції відповідних відстаней Z1, Z2, Z3.
3. Розраховують значення ємності спіралі на корпус через підложку
СLП = 0,00885П SL /dП , |
(9.26) |
де SL- площа провідника спіралі, мм2; dП- товщина підложки, мм; П - діелектрична проникність підложки.
4. Розраховують значення індуктивності без урахування екранування:
f 0,001 ГГц
|
(9.27) |
б) f 0,01 ГГц |
|
|
(9.27) |
;
,
де CLП - ємність спіралі на корпус через підложку, пФ.