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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 아마추어 VHF 장비에서 나선형 공진기 사용. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 아마추어 무선 장비의 노드 최신 트랜시버 장비에서는 선택성, 송신기 및 국부 발진기 신호의 스펙트럼 순도에 대한 높은 요구 사항이 부과됩니다. 이것은 특히 마이크로웨이브 장비의 설계에 해당됩니다. 장비의 품질을 향상시키기 위한 일련의 기술을 설계 프로세스에서 사용할 때만 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 주요 내용을 나열해 보겠습니다. 이들은 고급 회로, 현대적인 저잡음 구성 요소의 사용, 합리적인 설치, 차폐, 공급 회로의 안정화 및 물론 RF 및 마이크로파 신호 필터링입니다. VHF 장비의 어떤 설계도 필터 없이는 할 수 없습니다. 설계할 때 종종 어려움이 발생합니다. 필터의 어떤 유형과 디자인이 더 적합합니까? 선택 과제가 설정되었습니다. 주요 기준은 다음과 같습니다.
일상적인 연습에서 가장 자주 라디오 아마추어는 최대 200MHz의 와이어 코일, 200MHz 이상의 주파수에서 와이어 및 인쇄된 라인이 있는 LC 필터를 사용합니다. 30MHz 이상의 주파수에서 이러한 필터를 사용할 때 코일의 품질 계수에 문제가 있습니다. 따라서 30MHz의 주파수에서 허용 가능한 코일 크기를 유지하면서 약 200의 품질 계수를 얻을 수 있습니다. 직렬 장비에 사용되는 코일의 품질 계수는 150을 초과하지 않습니다. 인쇄된 라인의 사용은 재질에 따라 제한됩니다. 주파수에 따라 사용되는 선의 크기. 동축 5000/30 파장 공진기를 사용할 때 우수한 결과를 얻을 수 있습니다. 이러한 공진기는 최대 2.5의 품질 계수를 제공하지만 크기가 크기 때문에 소형 장비에서 사용할 수 없게 됩니다. 따라서 500MHz의 주파수에서 공진기는 15m의 길이를 가지며 XNUMXMHz의 주파수에서 XNUMXcm입니다. 1950년에 미국인 Alexander Horvath는 메시지를 발표했고 1956년에는 HIGH Q FREQUENCY TUNER에 대한 미국 특허 N2.753.530을 받았습니다. 본 발명은 필터 및 공진기 이론 분야에 혁명을 일으켰습니다. 세상은 근본적으로 새로운 유형의 공진기인 나선형 공진기에 대해 배웠습니다. 일반 정보 나선형 공진기의 품질 계수는 설계 및 주파수에 따라 200...5000 범위이며 동축 85/30 파장 공진기 품질 계수의 XNUMX%에 이릅니다. 반면 나선형 공진기의 길이는 XNUMX분의 XNUMX로 줄일 수 있다. 튜닝의 용이성, 고효율, 다양한 형태의 매칭은 나선형 공진기 및 필터의 실제 적용을 위한 넓은 길을 열었습니다. 나선형 공동 공진기는 내부에 단층 코일이 배치된 원형 또는 직사각형 스크린을 가지고 있습니다. 한쪽 끝은 화면에 닫혀 있고 다른 쪽 끝은 열려 있습니다. 나선형의 개방 출력 측면에서 도입된 금속 코어는 공진기의 커패시턴스를 변경합니다. 이것이 주파수 튜닝이 발생하는 방식입니다.
나선형 공진기를 계산할 때 요소에 부과되는 물리적 제한, 튜닝 방법, 공진기 상호 연결 및 부하를 염두에 두어야 합니다. 그림 1은 고전적인 모양의 나선형 공진기를 보여줍니다. (D는 스크린의 내부 직경, d는 나선의 평균 직경, do는 와이어의 직경, S는 나선의 피치, b는 나선의 높이, B는 나선의 내부 높이 화면). 이 값은 다음 비율로 선택됩니다. 0.5 노모그램에서 나선 공진기의 계산 나선형 공진기의 매개변수를 설명하는 방정식의 이론적 계산 및 유도는 매우 번거롭고 실제로 사용되지 않습니다. 나선형 공진기를 계산하는 가장 적합한 방법은 모든 이론적 결론이 5개의 선형으로 연결된 노모그램에 맞는 노모그램을 사용하는 것입니다. 전기적 길이, 코일의 열린 쪽 끝의 에지 커패시턴스 및 권선의 와이어 길이는 대략 다음과 같습니다.
나선형 공진기 계산의 예를 살펴보겠습니다. 계산을 위해 노모그램을 사용합니다(그림 2). 첫 번째 예 10MHz의 주파수와 1000과 같은 부하가 없는 Q 계수에 대한 공진기를 계산해야 합니다. fo=1MHz 축의 선 10점을 Q=1000축의 한 점과 연결하여 다음을 결정합니다. 스크린의 내경은 D=150mm입니다. 직경 D를 알고 있는 점 fo=10MHz를 점 D=150mm와 연결하고 축 N, Z0과 교차할 때까지 선을 계속하면 회전 수 N=30을 얻습니다. d/D=0,55를 선택하면 평균 코일 직경 d=83,5mm를 얻습니다. 이 경우 허용되는 값은 S = cm당 4.5회, b = 125mm, B = 200mm입니다. 계산에서 알 수 있듯이 10MHz 나선형 공진기는 매우 큰 치수를 가지고 있습니다. 두 번째 예 70MHz의 주파수에 대한 공진기를 계산해야 합니다. 무부하 공진기의 품질 계수는 850 이상이어야 합니다. 공진기는 단면이 정사각형인 스크린에 장착됩니다. 단면이 원형인 스크린의 직경은 D=2mm여야 함을 노모그램(라인 60)에서 알 수 있습니다. 정사각형 스크린 측면의 내부 치수는 D/1.2 - 50mm입니다. 필요한 회전 수는 11입니다. d / D - 0.55의 경우 코일 직경은 33mm입니다. 코일 길이는 50mm입니다. 화면 길이는 95mm입니다. 세 번째 예 부하 Q-400이 없는 품질 계수로 2000MHz의 주파수에 대한 공진기를 계산합니다. 노모그램에서 화면 D의 내경이 50mm이고 회전 수 n이 2.25회전이라고 결정합니다. 코일의 평균 직경은 27mm이고 권선 피치는 19mm입니다. 코일 길이 - 40mm, 스크린 길이 - 55mm. 나선형 공진기를 설계할 때 다음 사항을 기억해야 합니다. 코일 프레임을 만드는 재료는 손실을 초래하지 않아야 합니다. 폴리스티렌, 라디오세라믹 또는 형광체를 사용하는 것이 좋습니다. 코일이 두꺼운 단단한 와이어 또는 버스로 만들어지면 프레임없이하는 것이 좋습니다. 우수한 전도성을 확보하려면 은도금된 와이어와 은도금된 스크린의 내부 표면을 사용하는 것이 바람직합니다. 최대 100MHz의 주파수에서 기존 구리선(SEW 포함)을 사용할 수도 있지만 은도금된 전선은 품질 계수가 약 3% 증가합니다. 스크린 내부 표면 처리의 청결도가 후속 은도금보다 훨씬 더 중요하다는 것을 기억하십시오. 스크린은 코일 축과 평행한 이음새가 없어야 하며, 솔기가 있는 경우 낮은 접촉 저항을 보장하기 위해 잘 납땜되어야 합니다. 코일의 하단은 가능한 한 직선으로 스크린의 측벽으로 가져와 납땜해야 합니다. 코일의 끝이 스크린의 하단 벽으로 가져오면 조인트의 손실을 줄이기 위해 후자를 스크린에 조심스럽게 납땜해야 합니다. 코일은 스크린 직경의 XNUMX/XNUMX보다 가깝지 않은 거리에서 스크린의 가장자리에 도달해야 합니다. 코일이 화면 하단까지 너무 낮게 낮추면 낮은 몇 회전은 에너지 저장에 비효율적이며 상당한 손실을 초래하여 공진기의 품질 요소에 부정적인 영향을 미칩니다. 화면 상단의 간격은 기생 커패시턴스를 줄이고 강력한 공진기에서 아크를 방지하는 역할을 합니다. 나선형 공진기가 출력 전력이 10W인 VHF 송신기의 출력에서 켜지면 나선형 끝에서 전압 진폭은 60-80kV가 된다는 점을 기억해야 합니다. 튜닝 요소로는 직경 3~8mm의 황동 코어를 사용하는 것이 좋습니다. 설치 시 코어가 코일 길이의 5~10% 이상 깊이 들어가지 않도록 하십시오. 스크린 직경(측면)의 60-80% 직경의 끝에 디스크가 있는 코어에서 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 리깅된 코어의 바깥쪽 끝에 슬롯이 만들어집니다. 조정 후 코어가 단단히 잠겼습니다(잠금 너트를 사용할 수 있음). 특히 중요한 것은 코어와 스크린의 접촉 저항입니다. 가능한 한 작아야 합니다. 저자: Sergey Kuznetsov(UC2CAM), Vladimir Chepyzhenko(RC2CA); 간행물: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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