Theorie: Berechnung von Schwingkreisen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Anfänger Funkamateur

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Die folgenden Überlegungen gelten nicht nur für Oszillatorschaltungen, sondern auch für alle anderen in der Funktechnik verwendeten Geräte, beispielsweise in Funkempfängern. Wir haben bereits die Formel für die Abstimmfrequenz der Schaltung angegeben und sie kann erfolgreich verwendet werden, indem alle Daten in Grundeinheiten eingesetzt werden: Kapazität – in Farad, Induktivität – in Henry. Die Antwort wird natürlich in Hertz erfolgen. Um die Berechnungen zu vereinfachen, können Sie die Kapazität in Nanofarad (Tausende Pikofarad) und die Induktivität in Millihenry ersetzen. Das Ergebnis lautet dann in Megahertz: f = 0,16 / (LC) 1/2

HF-Schwingkreise werden häufig mithilfe variabler Kondensatoren (CPCs) in der Frequenz abgestimmt. Typische Kapazitätsbereiche für solche Kondensatoren sind 5 ... 180, 5 ... 360 oder 17 ... 500 pF. Bei der Berechnung müssen die geringen Eigenkapazitäten der Spule, der Installation und die Eingangskapazität der an den Stromkreis angeschlossenen Kaskade berücksichtigt werden. Sie tragen relativ wenig zur maximalen Kapazität des KPI bei, erhöhen jedoch die minimale Kapazität der Schaltung erheblich, wodurch der Abstimmbereich enger wird.

Um die Mindestkapazitäten mehrerer gleichzeitig abstimmbarer Schaltkreise auszugleichen, werden Trimmerkondensatoren (C1 und C3 in Abb. 52) parallel zu den Abschnitten des KPI-Blocks geschaltet.

In der Praxis ändert sich die Kapazität des Schwingkreises nicht mehr als zehnmal, was nur zu einer dreifachen Frequenzänderung führt. Die Übereinstimmung der Schaltungseinstellungen am Niederfrequenzrand des Bereichs wird durch Änderung der Induktivität der Spulen erreicht, wofür sie mit magnetodielektrischen Trimmern (Ferrit, Magnetit usw.) ausgestattet sind. Typische Werte der Induktivität mittelwelliger Spulen liegen bei etwa 10 μH, langwellig – 200 mH.

Die größte Schwierigkeit für Funkamateure ist die Berechnung der Anzahl der Spulenwindungen. Die genaue Formel ergibt sich für einen Magneten mit einer Wicklungslänge, die viel größer ist als der Durchmesser: L = μμ0N2S/L1 wobei μ die magnetische Permeabilität des Magnetodielektrikums ist; μ0 = 4π 10-7 H/m – magnetische Konstante; N ist die Anzahl der Windungen; S ist die Querschnittsfläche der Spule; (- Wicklungslänge. Wenn man die Maße in Metern einsetzt, lautet die Antwort in Henry. Die gleiche Formel liefert sehr gute Ergebnisse für Ringspulen, die auf Ferritringen gewickelt sind. Die Wicklungslänge ist in diesem Fall der Umfang der Mittellinie des Rings.

Für Ferritantennen ist die Formel ebenfalls geeignet, da der Magnetkreis jedoch nicht geschlossen ist, muss der effektive Wert von μ verwendet werden, der für weit verbreitete Stäbe mit einer magnetischen Permeabilität von 400-1000 nur 50 ... 150 beträgt . Typische Werte für die Windungszahl der Spulen magnetischer Antennen des MW-Bereichs sind 50 ... 70, LW - 200 ... 250.

Wie bereits in Abschnitt 7.3 erwähnt, werden die Spulen zur Erhöhung des Qualitätsfaktors von DV und MW mit einem LESHO-Draht gewickelt, der aus mehreren (von 7 bis 81) dünnen isolierten Leitern verdrillt ist. Fehlt ein solcher Draht, kann er unabhängig aus einem PEL-Draht mit einem Durchmesser von 0,07–0,1 mm hergestellt werden. Beim Entlöten der Leitungen werden diese abisoliert, verdrillt und miteinander verlötet. Gebrochene oder nicht verlötete Leiter verringern den Q-Faktor der Spule.

Kurzwellenspulen werden mit einem einadrigen Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,4–1,5 mm, vorzugsweise versilbert, umwickelt, es kann jedoch auch Draht der Marke PEL verwendet werden. Die Induktivität einer einschichtigen zylindrischen Spule (in μH) kann durch die empirische Formel L = DN2 / (102L / D + 45) bestimmt werden, in die der Durchmesser D und die Länge der Wicklung L in cm eingesetzt werden . Um den Qualitätsfaktor zu erhöhen, sollte die Wicklung in Schritten (d. h. Lücke zwischen den Windungen) erfolgen, die ungefähr dem Durchmesser des Drahtes entspricht. Versuchen Sie nicht, die Spule zu klein zu machen – der Qualitätsfaktor kleiner Spulen ist geringer! Die Windungszahl von KB-Spulen beträgt in der Regel nicht mehr als 10...20.

Oftmals müssen Funkamateure vorgefertigte Spulen verwenden, beispielsweise aus den Schaltkreisen alter Rundfunkempfänger oder Fernseher. Es stellt sich die Frage, wie man die Schaltung auf eine andere Frequenz umbauen kann. Hier ist es sinnvoll, über einige einfache Gesetze zu sprechen: Die Induktivität einer Spule mit festen Abmessungen ist immer proportional zum Quadrat der Windungszahl. Um beispielsweise die Induktivität zu verdoppeln, muss die Induktivität erhöht werden Anzahl der Windungen um das 1,4-fache. In diesem Fall verringert sich die Abstimmfrequenz der Schaltung bei fester Kapazität um den Faktor 1,4 – sie ist umgekehrt proportional zur Windungszahl. Es ist merkwürdig, dass die Wellenlänge, auf die die Schaltung abgestimmt ist, direkt proportional zur Anzahl der Windungen der Spule und damit zur Länge des Drahtes ist.

Zusammenfassend stellen wir fest, dass Schaltungen mit einer sehr großen Induktivität und einer kleinen Kapazität lächerlich aussehen und schlecht funktionieren oder umgekehrt. Tatsächlich beginnen bei einer kleinen Schaltungskapazität alle Arten von parasitären Kapazitäten eine wichtige Rolle zu spielen: die Windungskapazität der Spule, die Montagekapazität, die Eigenkapazität der mit der Schleife verbundenen Teile usw. Zu niedrige Schleifeninduktivität bei hoher Die Kapazität führt zu einer Erhöhung der Rolle der parasitären Induktivität der Verbindungsdrähte und zu einer Verringerung des Resonanzwiderstands des Stromkreises, gleich pQ. Der charakteristische Widerstand des Stromkreises p = (LC) 1/2 wird normalerweise zwischen Hunderten von Ohm und mehreren kOhm gewählt.

Autor: V.Polyakov, Moskau

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