Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого
Институт электронных информационных систем
Кафедра “Проектирование и технология радиоаппаратуры”
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭКРАНОВ НА
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ
ВЧ-КАТУШЕК ИНДУКТИВНОСТИ
Лабораторная работа № 2
по учебной дисциплине: «Общая электроника»
Отчёт
Преподаватель
_________ В.А. Карачинов
«____»____________2008г.
Студенты гр. 6021
________ А.Н. Васильев
_________ П.Н. Гусаков
__________ К.А. Ившин
«____»____________2008г.
1 Цель работы
Целью работы является ознакомление с конструкциями, основными параметрами экранов, а так же проведение экспериментального исследования влияния экранов различного диаметра и толщины на электрические параметры катушек индуктивности.
Лабораторное задание
Исследовать влияние диаметра алюминиевого экрана на электрические характеристики катушки индуктивности.
Исследовать влияние дефектов в алюминиевых экранах на электрические характеристики катушки индуктивности.
Объект исследования
3.1 Катушка индуктивности
Классификация катушки индуктивности
- однослойная,
- цилиндрическая,
- без сердечника,
- с шаговой обмоткой,
- высокостабильная,
- изготовлена методом горячей намотки,
- использован серебреный провод,
- имеет керамический каркас.
Катушка индуктивности размещена на плате с контактами, для удобного её подключения к приборам.
Геометрические параметры катушки индуктивности:
D=17,5мм, l=10мм, ширина=3,5, n=3
Рисунок 1 – Эскиз катушки индуктивности
1 – обмотка, 2 – керамический каркас, 3 – плата, 4 – контакты.
3.2 Алюминиевые экраны
В качестве объектов исследования используются экраны с характеристиками, указанными в табл. 1.
Таблица 1 – характеристики алюминиевых экранов
№ экрана |
dвнутр. мм |
dвнеш. мм |
Дефекты |
Длина l, мм |
1 |
31,90 |
33,90 |
Нет |
50,00 |
2 |
40,50 |
43,70 |
Нет |
|
3 |
49,20 |
53,70 |
Нет |
|
4 |
40,50 |
43,70 |
Радиальные |
|
5 |
40,50 |
43,70 |
Осевые |
а)
б)
в)
г)
д)
Рисунок 2 – Эскизы экранов
а) экран №1, б) экран №2, в) экран №3, г) экран №4 с радиальным дефектом, д) экран №5 с осевым дефектом.
4 Экспериментальная часть
Результаты измерений добротности и ёмкости
Таблица 2 – Результаты измерений добротности и ёмкости катушки индуктивности от рабочей частоты, диаметров и деформаций используемых экранов
Частота, |
№ экрана |
Добротность Q |
Ёмкость С, пФ |
||||
МГц |
1 опыт |
2 опыт |
ср. знач. |
1 опыт |
2 опыт |
ср. знач. |
|
65
|
нет |
180,00 |
170,00 |
175,00 |
84,45 |
85,26 |
84,86 |
1 |
150,00 |
150,00 |
150,00 |
92,00 |
94,20 |
93,10 |
|
2 |
160,00 |
160,00 |
160,00 |
87,66 |
89,41 |
88,54 |
|
3 |
160,00 |
160,00 |
160,00 |
86,00 |
87,20 |
86,60 |
|
4 |
150,00 |
160,00 |
155,00 |
86,65 |
89,30 |
87,98 |
|
5 |
160,00 |
160,00 |
160,00 |
87,00 |
88,62 |
87,81 |
|
67
|
нет |
180,00 |
170,00 |
175,00 |
78,38 |
77,61 |
78,00 |
1 |
150,00 |
150,00 |
150,50 |
87,32 |
85,42 |
86,37 |
|
2 |
160,00 |
160,00 |
160,00 |
82,55 |
79,92 |
81,24 |
|
3 |
170,00 |
170,00 |
170,00 |
81,00 |
78,00 |
79,50 |
|
4 |
160,00 |
160,00 |
160,00 |
82,00 |
80,00 |
81,00 |
|
5 |
160,00 |
160,00 |
160,00 |
81,34 |
79,41 |
80,38 |
|
70
|
нет |
180,00 |
170,00 |
175,00 |
69,14 |
74,37 |
71,76 |
1 |
150,00 |
150,00 |
150,00 |
76,45 |
82,03 |
79,24 |
|
2 |
170,00 |
160,00 |
165,00 |
72,28 |
77,80 |
75,04 |
|
3 |
180,00 |
170,00 |
175,00 |
71,06 |
75,92 |
73,49 |
|
4 |
170,00 |
160,00 |
165,00 |
72,71 |
77,68 |
75,20 |
|
5 |
170,00 |
160,00 |
165,00 |
71,94 |
72,18 |
72,06 |
|
72
|
нет |
180,00 |
170,00 |
175,00 |
65,69 |
64,34 |
65,02 |
1 |
150,00 |
150,00 |
150,00 |
72,81 |
71,12 |
71,97 |
|
2 |
160,00 |
160,00 |
160,00 |
68,90 |
67,69 |
68,30 |
|
3 |
170,00 |
170,00 |
170,00 |
67,00 |
66,98 |
66,99 |
|
4 |
160,00 |
160,00 |
160,00 |
68,46 |
67,60 |
68,03 |
|
5 |
160,00 |
160,00 |
160,00 |
68,00 |
67,19 |
67,60 |
|
74
|
нет |
170,00 |
170,00 |
170,00 |
61,96 |
61,82 |
61,89 |
1 |
150,00 |
150,00 |
150,00 |
68,20 |
68,22 |
68,21 |
|
2 |
170,00 |
170,00 |
170,00 |
64,73 |
64,74 |
64,74 |
|
3 |
170,00 |
170,00 |
170,00 |
63,64 |
63,14 |
63,39 |
|
4 |
160,00 |
170,00 |
165,00 |
64,64 |
64,70 |
64,67 |
|
5 |
160,00 |
170,00 |
165,00 |
64,04 |
64,09 |
64,07 |
|
5 Расчетная часть
Методика расчёта использована из [1].
5.1 Расчет индуктивности катушки
Формула для расчета индуктивности катушки
(1)
где L-индуктивность, мкГн
D- диметр катушки, м
-поправочный
коэффициент для однослойных катушек.
N – шаг намотки.
L=9,6·32·1,75·10-3=151·10-3 Гн = 151 мкГн.
Расчет индуктивностей экранированной катушки
Формула для расчета индуктивностей экранированной катушки
(2)
где L-индуктивность неэкранированной катушки
индуктивность
экранированной катушки
к - коэффициент связи, который определяется соотношением геометрических размеров экрана и катушки.
При однослойных и тонких многослойных катушках коэффициент связи может быть определен по формуле:
(3)
где D-диаметр катушки
-диметр
экрана
-коэффициент,
зависящий от отношения
катушки, значения которого приведены
на рис. 3.
Рисунок 3 – График значений коэффициента [1]
5.3 Пример расчёта индуктивностей экранированной катушки
Исходя из того, что соотношение длины катушки индуктивности к её диаметру равно 0,58, выбираем коэффициент =0,98 (см. рис. 3).
Таблица 3 - Значения
и
для катушки с различными экранами
Номер экрана |
, ед. |
, мкГн |
1 |
0,14 |
129 |
2 |
0,06 |
142 |
3 |
0,03 |
146 |
4 |
0,06 |
142 |
5 |
0,06 |
142 |
5.4 Расчет добротности катушки индуктивности
Формула для расчета добротности катушки индуктивности
(4)
где
(5)
β = 0,58
5.5 Пример расчета добротности катушки индуктивности
Формула для расчета добротности катушки индуктивности
(4)
f =65МГц
Таблица 4 - Значения добротности катушки индуктивности без экрана
f, МГц |
Q, ед. |
65 |
250,52 |
67 |
254,34 |
70 |
260,00 |
72 |
263,67 |
74 |
267,35 |
5.6 Расчет добротности экранированной катушки
Формула для расчета добротности экранированной катушки
(6)
где индуктивность экранированной катушки,
общее
сопротивление экранированной катушки.
(7)
где
изменение
сопротивления катушки при внесении
экрана
(8)
где сопротивление, Ом
удельное
электросопротивление экрана, равно
2,83 · 10-6Ом·см,
e – коэффициент, значение которого для алюминия равно 0,084.
Для алюминиевых
экранов формула для определения
принимает
вид
(9)