Zastosowanie rezonatorów spiralnych w amatorskim sprzęcie VHF. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Zastosowanie rezonatorów spiralnych w amatorskim sprzęcie VHF. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Węzły amatorskiego sprzętu radiowego

Komentarze do artykułu

W nowoczesnych urządzeniach nadawczo-odbiorczych stawiane są wysokie wymagania dotyczące selektywności, czystości widmowej nadajnika i sygnałów lokalnego oscylatora. Dotyczy to zwłaszcza projektowania urządzeń mikrofalowych. Dobre wyniki można osiągnąć jedynie stosując w procesie projektowania zestaw technik poprawiających jakość sprzętu. Wymieńmy główne. Są to obwody progresywne, zastosowanie nowoczesnych elementów niskoszumowych, racjonalna instalacja, ekranowanie, stabilizacja obwodów zasilających i oczywiście filtrowanie sygnałów RF i mikrofalowych.

Żaden projekt sprzętu VHF nie może obejść się bez filtrów. Podczas projektowania często pojawiają się trudności. Jaki typ i konstrukcja filtra jest bardziej akceptowalna? Wybrane zadanie jest ustawione.

Oto główne kryteria:

częstotliwość środkowa;
pasmo;
współczynnik jakości;
utrata przepustowości;
sposób umowy;
wymiary;
koszt.

Najczęściej w codziennej praktyce radioamatorzy stosują filtry LC z cewkami drutowymi do 200 MHz, drutami i liniami drukowanymi na częstotliwościach powyżej 200 MHz.

Przy stosowaniu takich filtrów przy częstotliwościach powyżej 30 MHz pojawiają się problemy ze współczynnikiem jakości cewek. Czyli przy częstotliwości 30 MHz, przy zachowaniu akceptowalnej wielkości cewki, można uzyskać współczynnik jakości około 200. Współczynnik jakości cewek stosowanych w sprzęcie seryjnym nie przekracza 150. Stosowanie linii drukowanych jest ograniczone materiałem używany i rozmiar linii, w zależności od częstotliwości. Doskonałe rezultaty uzyskuje się stosując współosiowe rezonatory ćwierćfalowe. Takie rezonatory zapewniają współczynnik jakości do 5000, ale ich zastosowanie w małych urządzeniach staje się nie do przyjęcia ze względu na ich duże wymiary. Tak więc rezonator o częstotliwości 30 MHz ma długość 2.5 metra, a przy częstotliwości 500 MHz ma 15 cm.

W 1950 roku Amerykanin Alexander Horvath opublikował wiadomość, aw 1956 otrzymał patent USA N2.753.530 na HIGH Q FREQUENCY TUNER. Wynalazek zrewolucjonizował dziedzinę teorii filtrów i rezonatorów. Świat dowiedział się o zupełnie nowym typie rezonatora – spiralnym.

INFORMACJE OGÓLNE

Współczynnik jakości rezonatorów spiralnych, w zależności od konstrukcji i częstotliwości, mieści się w zakresie 200...5000 i osiąga 85% współczynnika jakości rezonatorów ćwierćfalowych współosiowych. Z drugiej strony długość rezonatorów spiralnych można zmniejszyć o współczynnik 30. Łatwość strojenia, wysoka wydajność, różnorodność form dopasowywania otworzyły szeroką drogę do praktycznego zastosowania rezonatorów spiralnych i filtrów.

Rezonator z wnęką spiralną posiada okrągły lub prostokątny ekran, wewnątrz którego umieszczona jest jednowarstwowa cewka. Jeden z jego końców jest zamknięty na ekranie, a drugi jest otwarty. Metalowy rdzeń, wprowadzony od strony otwartego wyjścia spirali, zmienia pojemność rezonatora – tak zachodzi strojenie częstotliwości.

Zastosowanie rezonatorów spiralnych w amatorskim sprzęcie VHF
Ris.1

Przy obliczaniu rezonatorów spiralnych należy mieć na uwadze ograniczenia fizyczne nałożone na elementy, sposoby strojenia, wzajemne połączenia rezonatorów ze sobą iz obciążeniami. Rysunek 1 przedstawia klasycznie ukształtowany rezonator spiralny. (D to wewnętrzna średnica sita, d to średnia średnica spirali, do to średnica drutu, S to skok spirali, b to wysokość spirali, B to wewnętrzna wysokość ekran). Wartości te są wybierane w następujących proporcjach: 0.5

OBLICZANIE REZONATORÓW SPIRALNYCH Z NOMOGRAMÓW

Obliczenia teoretyczne i wyprowadzenie równań opisujących parametry rezonatorów spiralnych są bardzo kłopotliwe i nigdy nie są wykorzystywane w praktyce. Najbardziej akceptowalną metodą obliczania rezonatorów spiralnych jest użycie nomogramów, w których wszystkie teoretyczne wnioski mieszczą się w 5 liniowo połączonych nomogramach.

Długość elektryczna, pojemność krawędzi na otwartym końcu cewki i długość drutu w uzwojeniu będą w przybliżeniu następujące:
długość elektryczna - 94% ćwierć długości fali, pojemność krawędzi - 0.15 pf, długość przewodnika - 28% długości fali w wolnej przestrzeni.

Rozważmy przykłady obliczeń rezonatorów spiralnych. Do obliczeń użyjemy nomogramu (ryc. 2).

Pierwszy przykład

Należy obliczyć rezonator dla częstotliwości 10 MHz i Q-factor bez obciążenia równym 1000. Łącząc linię 1 punkt na osi fo=10 MHz z punktem na osi Q= 1000 określamy, że średnica wewnętrzna ekranu to D=150mm. Znając średnicę D, łączymy punkt fo=10 MHz z punktem D=150 mm i kontynuując prostą aż przetnie się z osią N, Z0 otrzymujemy ilość zwojów N=30. Wybierając d/D=0,55 otrzymujemy średnią średnicę cewki d=83,5 mm. W tym przypadku dopuszczalnymi wartościami będą: S = 4.5 obrotu na cm, b = 125 mm, B = 200 mm. Jak widać z obliczeń, rezonator śrubowy 10 MHz ma bardzo duże wymiary.

Drugi przykład

Wymagane jest obliczenie rezonatora dla częstotliwości 70 MHz.

Współczynnik jakości nieobciążonego rezonatora musi wynosić co najmniej 850. Rezonator montowany jest w ekranie o przekroju kwadratowym. Z nomogramu (wiersz 2) wynika, że ekran o przekroju kołowym powinien mieć średnicę D=60mm. Wewnętrzny wymiar boku ekranu kwadratowego D/1.2 - 50 mm. Wymagana liczba zwojów to 11. Przy d / D - 0.55 średnica cewki wyniesie 33 mm. Długość cewki wynosi 50mm. Długość ekranu to 95mm.

Trzeci przykład

Rezonator obliczamy dla częstotliwości 400 MHz ze współczynnikiem jakości bez obciążenia Q - 2000. Na podstawie nomogramu określamy, że wewnętrzna średnica ekranu D wynosi 50 mm, a liczba zwojów n wynosi 2.25 zwojów. Średnia średnica cewki wyniesie 27mm, a skok uzwojenia 19mm. Długość zwoju - 40mm, długość ekranu - 55mm.

Projektując rezonatory spiralne należy pamiętać o tym, że materiał, z którego wykonana jest rama cewki, nie może wprowadzać strat. Zaleca się stosowanie polistyrenu, radioceramiki lub fluoroplastu. Jeśli cewki są wykonane z grubego twardego drutu lub szyny, lepiej w ogóle zrezygnować z ramy. Aby zapewnić dobrą przewodność, pożądane jest użycie posrebrzanego drutu i posrebrzanej wewnętrznej powierzchni ekranu. Przy częstotliwościach do 100 MHz można również użyć konwencjonalnego drutu miedzianego (w tym SEW), jednak drut posrebrzany daje wzrost współczynnika jakości o około 3%. Pamiętaj, że czystość obróbki wewnętrznej powierzchni ekranu jest o wiele ważniejsza niż późniejsze srebrzenie. Ekran nie powinien mieć szwów równoległych do osi cewki, a jeśli są, to muszą być dobrze przylutowane, aby zapewnić niską rezystancję styku. Dolny koniec cewki należy doprowadzić do ściany bocznej ekranu możliwie prosto i przylutować do niego. Jeśli koniec cewki zostanie doprowadzony do dolnej ścianki ekranu, należy go dokładnie przylutować do ekranu, aby zmniejszyć straty w złączach. Cewka powinna sięgać krawędzi ekranu w odległości nie mniejszej niż jedna czwarta średnicy ekranu. Jeżeli cewka zostanie opuszczona zbyt nisko do dołu ekranu, to kilka dolnych zwojów będzie nieefektywnych do magazynowania energii, wprowadzi znaczne straty, co niekorzystnie wpłynie na współczynnik jakości rezonatora.

Szczelina w górnej części ekranu służy do zmniejszenia pojemności pasożytniczej i uniknięcia wyładowania łukowego w potężnych rezonatorach. Należy pamiętać, że jeśli rezonator spiralny zostanie włączony na wyjściu nadajnika VHF o mocy wyjściowej 10 W, to na końcu spirali amplituda napięcia wyniesie 60-80 kV.

Jako element tuningowy wskazane jest użycie rdzenia mosiężnego o średnicy od 3 do 8 mm. Podczas konfiguracji upewnij się, że rdzeń nie wchodzi głębiej niż 5-10% długości cewki. Dobre wyniki uzyskuje rdzeń z tarczą na końcu o średnicy 60-80% średnicy (boku) sita. Na zewnętrznym końcu uzbrojonego rdzenia znajduje się szczelina. Po regulacji rdzeń jest bezpiecznie zablokowany (można użyć przeciwnakrętki). Szczególnie ważna jest rezystancja kontaktu rdzenia z ekranem. Powinien być jak najmniejszy.

Autorzy: Siergiej Kuzniecow (UC2CAM), Władimir Czepyżenko (RC2CA); Publikacja: N. Bolszakow, rf.atnn.ru

Zobacz inne artykuły Sekcja Węzły amatorskiego sprzętu radiowego.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Suszarki do rąk są pożywką dla bakterii 19.04.2018

Amerykańscy biolodzy sprawdzili, ile bakterii i brudu znajduje się w strumieniu powietrza z dyszy suszarki do rąk i doszli do wniosku, że używanie ręczników jest znacznie bardziej higieniczne.

Mycie rąk to norma, ale wszystkie korzyści płynące z wody i mydła można zniwelować susząc ręce pod strumieniem gorącego powietrza z suszarki na ścianie. Powietrze pompowane i ogrzewane w aparacie jest nasycone zarodnikami bakterii i cząsteczkami brudu, których w toalecie jest więcej niż w innych pomieszczeniach.

Bakterie i mikrocząsteczki brudu łatwo osadzają się na mokrych dłoniach, wystawionych na podłogę strumieniem gorącego powietrza z suszarki i pozostają na skórze; stamtąd mogą dostać się do żołądka, ostrzegają autorzy nowego badania, mikrobiolodzy z University of Connecticut.

Można tego uniknąć, umieszczając w suszarce filtr bakteryjny. Jednak w szpitalach i innych miejscach, w których czynniki zakaźne często przedostają się do powietrza, nadal bezpieczniej jest używać ręczników.

„Mikrobiologia stosowana i środowiskowa”

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Jednorazowa kamera wideo

▪ Zamiast papierowych książek – elektronicznych

▪ Odnotowano spadek wibracji Ziemi

▪ Odkryto najzimniejszą gwiazdę emitującą fale radiowe

▪ Mierzona jest wartość momentu obrotowego Casimira

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Alternatywne źródła energii. Wybór artykułów

▪ artykuł Z radości w wole skradł oddech. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Czy cząsteczkę można zważyć? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Kierownik wydziału głównego. Opis pracy

▪ artykuł Doświadczenie w obsłudze ręcznej anteny małogabarytowej. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Normy dotyczące testowania sprzętu elektrycznego i urządzeń do instalacji elektrycznych konsumentów. Minimalna dopuszczalna wartość rezystancji izolacji elementów sieci elektrycznych o napięciu do 1000 V. Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn