Сопротивление, вносимое экраном

3.3.3 Сопротивление, вносимое экраном

Сопротивление, вносимое экраном, определяется по формуле (3.26):

(3.26)

где – сопротивление току высокой частоты, определяется аналогично по формуле, Ом;   – вносимое сопротивление, Ом.

Вносимое сопротивление, r_э:

где l_э – длина экрана, см;

к – коэффициент связи, для не магнитного экрана коэффициент связи равен единице; r – удельное сопротивление материала экрана – удельное сопротивление нанесенного серебряного покрытия - 0,017 Ом мм²/м; e – коэффициент, зависящий от удельного сопротивления материала экрана для серебреного покрытия данный коэффициент равен десяти;

f – частота рабочего диапазона, МГц;

D_э – диаметр экрана, см;  D – диаметр каркаса, см.

Сопротивление току высокой частоты определяется

,

где r₀ – сопротивление постоянному току, Ом;

F(z) – коэффициент, определяющий сопротивление с учетом

поверхностного эффекта;

N – количество витков намотки;

D – диаметр каркаса;

 полный диаметр провода без наружной изоляции;

k – для отношения (l/D = 0,2), равен 1,4.

Значения коэффициентов F(z) и G(z) определены из таблицы [1]

Тогда сопротивление току высокой частоты будет равно:

r9_э =[1,228+(1,4 .13.0,1/2.1)² . (1-1,4). 0,34] =0,13 Ом

Отсюда следует, что сопротивление, вносимое экраном, будет равно:

 (3.28)

Если просуммировать выше найденные значения r_f, r_э, r_Ô, то суммарное сопротивление потерь будет равно:

r_к=0,14+0,24+1,29=1,7 Ом

3.3.4 Добротность катушки индуктивности

По найденным сопротивлениям потерь определим добротность катушки индуктивности, пользуясь формулой (3.29)

, (3.29)

где w – круговая частота; L_э.к –индуктивность экранированной катушки;

к - коэффициент связи, который рассчитывается по формуле (3.30):

, (3.30)

где  – коэффициент, зависящий от отношения l/D;  D – диаметр катушки, см;  D_э ÿÿдиаметр экрана, см.

3.4 Определение температурного коэффициента индуктивности

Температурный коэффициент индуктивности (впредь ТКИ) является интегральной величиной, величиной состоящей из нескольких слагаемых, и определяется по формуле (3.31):

, (3.31)

где a_g – геометрическая составляющая, 1/град;

– высокочастотная составляющая, учитывающая влияние эффекта близости, 1/град;

a_э – составляющая, вносимая экраном, 1/град.

a_Ôùемкостная составляющая.1/град.

3.4.1 Составляющая, учитывающая влияние эффекта близости

Воздействие температуры приводит к изменению удельного сопротивления обмотки, так для меди . Следствием этого является изменение глубины проникновения высокочастотных, составляющих переменного тока, что эквивалентно изменению диаметра витка обмотки.

Подобная нестабильность является, высокочастотной составляющей ТКИ, которую можно определить через добротность катушки по формуле (3.32):

 (3.32)

где – коэффициент, зависящий от типа провода,  = 2 для катушек с круглым проводом;  Q – добротность катушки индуктивности.

Геометрическая составляющая рассчитывается по формуле (3.33):

, (3.33)

a_l – ТКЛР длинны, 1/град; К – коэффициент, равный 0,37…0,45;  D – диаметр каркаса, см;   – длина намотки, см.

Так составляющая a_Dдля каркаса, выполненного из керамики, составляет порядка 12×10^-6 и a_l для меди составляет 1.7×10 ^-5 , и примем К=0,45 , то

3.4.2 Составляющая, вносимая экраном

Составляющая, вносимая экраном, _э, определяется по формуле (3.34):

 (3.34)

где a_к–ТКЛР материала каркаса катушки, 1/град;  a_э–ТКЛР материала экрана, 1/град;  k– коэффициент, зависящий от отношения l/D.

Тогда cоставляющая, вносимая экраном, будет равна:

 

3.4.3 Емкостная составляющая

Емкостная составляющая определяется по формуле(3.35):

a_Ô=ТКÔ(С_0.Д/С_конт) (3.35)

Тогда емкостная составляющая будет равна:

a_Ô=12.10^-6(0,2/100)=0,024.10^-6 1/град

Итак, исходя из полученных результатов по формулам , ТКИ будет равен:

 (3.36)

4. ЭСКИЗНАЯ ПРОРАБОТКА ЭЛЕМЕНТА

Катушку индуктивности планируется выполнить однослойной намоткой на каркасе, которым является магнитный сердечник, эскиз конструкции приведен на рисунке 4.1.

13 витков

1- каркас; 2- экран; 3- вывод; 4- втулка; 5 – прокладка; 6- подстрочник;

Рисунок 4.1 – Эскиз выполнения катушки индуктивности.

Выводы токопровода планируется закрепить как это показано на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 – Эскиз крепления выводов токопровода катушки индуктивности.

4.1              Описание конструкции

Катушка индуктивности состоит из токопровода, которым является провод марки ПЭЛ-0.5 ГОСТ 16186 - 74, намотанного на каркас из керамики, длина намотки составляет 4 мм, медного сердечника, который является подстроечником. Каркас фиксируется на одной втулке к которой также крепятся контактные выводы. Выводы катушки индуктивности крепятся к выводам конструкции при помощи припоя (ПОС- 61). Затем надевается вторая втулка, и конструкция фиксируется в экране. Для фиксации выводов конструкции выводы в месте их крепления во втулке заливаются эпоксидным компаундом. После выполнения этих операций на экран следует нанести защитное покрытие.

ВЫВОДЫ

В ходе конструкторского расчета катушки индуктивности была определена ее конструкция, сборочный чертеж которой приведен в приложении. Фактический предел подстроки величины индуктивности: от 2.35 до 1,65мкГн – определяется конструктивным выполнением взаимного положения намотки и сердечника, при этом катушка индуктивности обладает достаточно хорошей добротностью, и низким ТКИ. Конструкция катушки индуктивности очень проста, это позволит уменьшить количество сборочных операций, что крайне необходимо при годовой программе выпуска 1000 штук в год, которая вполне может являться массовым производством. Результаты проектирования показали, что на основании поставленных в задании, условий спроектированная катушка в определенной степени отвечает всем требованиям.

ПАСПОРТ КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ

Габаритные размеры, мм

Длина (без учета выводов) 32;

Диаметр 10;

Фактическая индуктивность, мкГн 2;

Количество витков 13;

Тип провода ПЭЛ-0.5 ГОСТ 16186 – 74;

Добротность 170;

Сердечник (подстроечник) М1 ГОСТ 495-70;

Условия эксплуатации О 2.1 ГОСТ 15150-69.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1) Радиодетали, радиокомпоненты и их расчет. Под ред. А. В. Коваля. М.,"Сов. радио", 2007, 388с

2) Кжиров Р.И. Краткий справочник конструктора. – Л.: Машиностроение, 2003. – 464с.

3) Рычина Т.А.Электрорадиоэлементы.Учебник для вузов.М.,"Сов.радио",2006, 336с

4) Волглв В.А Детали и Узлы радиоэлектронной аппаратуры.М.,изд-во "Энергия",1967,542с.