Dispositivi di adattamento su circuiti magnetici in ferrite. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Calcoli radioamatori

 Commenti sull'articolo

I problemi di corrispondenza dell'impedenza di ingresso dell'antenna con l'impedenza d'onda dell'alimentatore, nonché il bilanciamento delle antenne per i radioamatori sono sempre stati e rimangono rilevanti. Negli ultimi anni, particolare interesse è stato mostrato nella trasformazione e nell'abbinamento di dispositivi su anelli di ferrite. Ciò è dovuto al fatto che tali dispositivi possono essere di piccole dimensioni e avere un'efficienza elevata (fino al 98%). Inoltre, non mostrano proprietà risonanti quando l'intervallo di frequenza è sovrapposto da diverse ottave (ad esempio, da 1 a 30 MHz), il che è particolarmente conveniente quando si utilizzano antenne multibanda ("quadrati", "V INVERTITA" [ 1. 2], 3- "canale d'onda" a tre gamme elementari [3], ecc.).

In tali trasformatori a banda larga, gli avvolgimenti sono realizzati sotto forma di lunghe linee di trasmissione a due fili (basate su cavo coassiale o omogeneo), avvolte su un anello di ferrite. Questo design degli avvolgimenti consente di eliminare praticamente l'induttanza di dispersione e ridurre l'induttanza dei conduttori.

In fig. 1.a, con diversi (in questo caso, due) - in fig. 1.b.

Sulla fig. 2 mostra l'inclusione di TDL con un rapporto di trasformazione di n=1.

Ris.2

Il trasformatore è costituito da un avvolgimento sotto forma di un lungo filo uniforme avvolto su un nucleo magnetico in ferrite ad anello. La sua lunghezza elettrica è P=2pl/L, dove l è la lunghezza geometrica della linea, L è la lunghezza d'onda (lambda). Poiché durante la propagazione di un'onda ad alta frequenza, le correnti che fluiscono attraverso i conduttori della linea sono uguali in valore e opposte in direzione, il circuito magnetico non viene magnetizzato, il che significa che praticamente non si perde potenza nella ferrite. Facendo corrispondere la resistenza d'onda della linea g con le resistenze della sorgente Rg e del carico Rn, il TDL teoricamente non ha frequenze limite inferiore e superiore. In pratica, la frequenza operativa massima è limitata a causa dell'induttanza del cavo e della radiazione di linea.

Occorre prestare attenzione alla particolarità di TDL. che consiste nella presenza di due tipi di tensioni: U antifase, agente tra i conduttori di linea e determinata dalla potenza del segnale, e V di modo comune (o longitudinale), per l'asimmetria del carico ea seconda dell'opzione di accensione del trasformatore.

Come si forma la tensione di modo comune, che agisce tra il generatore e il carico, cioè sull'induttanza di linea Ll, è chiaramente visibile dalla Fig. 3.

Ris.3

È ovvio che i conduttori di una lunga linea deviano il carico e il generatore se attraversano correnti di modo comune. L'introduzione di un circuito magnetico aumenta notevolmente l'induttanza dell'avvolgimento, aumentando così la resistenza alla corrente di modo comune e riducendo drasticamente il loro effetto di shunt. Allo stesso tempo, il circuito magnetico non influisce sulla propagazione dell'onda, poiché è prevista la modalità ad onda mobile

(Rg=g=Ri).

Esistono diversi modi per costruire un TDL con un fattore di trasformazione intero n. Ad esempio, si può attenersi alla seguente regola. Gli avvolgimenti (devono esserci n) sono costituiti da segmenti di linee bifilari di uguale lunghezza elettrica. Ogni avvolgimento è posizionato su un circuito magnetico ad anello separato dello stesso tipo. Gli ingressi delle linee dal lato superiore sono collegati in serie, con il lato inferiore - in parallelo.

In una vista generale, il circuito di commutazione di un TDL con un rapporto di trasformazione intero n è mostrato in Fig. quattro.

Ris.4

Qui le relazioni

Rg=n2Rn, U1=nU2, g=nRn.

Sulla fig. 5 mostra varie opzioni per l'accensione del TDL.

È possibile costruire un TDL su un circuito magnetico, ma devono essere osservati i seguenti requisiti. Innanzitutto, il numero di spire di ciascuna linea deve essere proporzionale al valore della tensione di modo comune agente tra le estremità di questa linea, poiché gli avvolgimenti sono collegati da un flusso magnetico comune. In secondo luogo, le lunghezze geometriche di tutte le linee devono essere necessariamente le stesse. A seconda dell'opzione di accensione del TDL, può anche capitare che alcune linee parzialmente o completamente debbano essere posizionate non sul nucleo magnetico.

Per determinare il numero di spire negli avvolgimenti, è necessario calcolare le tensioni di modo comune Vk su ciascuna linea.

In TDL con ingresso e uscita asimmetrici (tipo NN. Fig. 5, a)

Vk \uXNUMXd (n-k) Un;

nell'inversione (tipo NN, Fig. 5, b) Vk \u1d (n-k + XNUMX) Un;

con ingresso bilanciato e uscita sbilanciata (tipo SN, Fig. 5, c)

Vk \u2d (n / XNUMX-k) Un;

con ingresso sbilanciato e uscita bilanciata (tipo NS, Fig. 5, d)

Vk \u1d (n + 2/XNUMX-k) Un;

con ingresso e uscita simmetrici (tipo SS, Fig. 5, e)

Vk \u2d (n / 2 + t / XNUMX-k) Un.

Nelle formule, n è il rapporto di trasformazione, k è il numero di serie della linea, contando dall'alto, Un è la tensione al carico.

Queste formule sono quelle originali. quando viene determinato il rapporto tra il numero di spire negli avvolgimenti posti sul circuito magnetico. Se ad esempio si accende un TDL con rapporto di trasformazione n=3 secondo lo schema di fig. 5, a, quindi V1:V2:V3=w1:w2:w3=2:1:0. Ne consegue che la riga superiore della figura è posta completamente sul circuito magnetico (w1), la seconda riga ha solo metà dei giri (w2 = w1/2), e la terza riga (w3 = 0) dovrebbe essere completamente sul circuito magnetico. La lunghezza geometrica di tutte le linee è la stessa.

Quando si abbina un "canale d'onda" con un'impedenza di ingresso di 18,5 ohm con un cavo coassiale da 75 ohm utilizzando un TDL (collegato secondo il circuito in Fig. 5, d) con un rapporto di trasformazione di 2, il rapporto delle spire dell'avvolgimento è uguale a w1:w2= (2+1 / 2-1: (2 + 1 / 2-2) \u3d 1: XNUMX. Ciò significa che sul circuito magnetico l'avvolgimento superiore nella figura dovrebbe essere interamente e il secondo - solo la sua terza parte.

Quando la lunghezza delle linee per gli avvolgimenti è molto inferiore alla lunghezza d'onda di funzionamento, il TDL può essere semplificato: linee dove le tensioni di modo comune sono zero. sostituito con un ponticello. In questo caso, ad esempio, un TDL a tre avvolgimenti (Fig. 5, e) viene convertito in uno a due avvolgimenti (Fig. 6).

Ris.6

Il coefficiente di trasmissione del TDL dipende da quanto l'impedenza dell'onda differisce dal valore ottimale e da qual è il rapporto tra la lunghezza elettrica della linea e la lunghezza d'onda. Se, ad esempio, c differisce due volte dalle richieste, le perdite nel TDL sono 0,45 dB per la lunghezza della linea lambda/8 e 2,6 dB per lambda/4. Sulla fig. La figura 7 mostra la dipendenza del coefficiente di trasmissione di un TDL con n=2 dalla lunghezza di fase delle sue linee per tre valori di g.

Ris.7

Il calcolo fornito in [4] mostra che se vengono utilizzate linee con valori y ottimali, il rapporto di onde stazionarie in TDL non supera 1,03 per la lunghezza della linea lambda/16 e 1,2 per la lunghezza della linea lambda/8. Da ciò si può concludere che i parametri TDL rimangono soddisfacenti quando la lunghezza delle linee a due fili è inferiore a lambda/8.

I dati iniziali per il calcolo del TDL sono il rapporto di trasformazione p, la possibilità di accendere il TDL, i limiti inferiore e superiore del range di frequenza operativa (in hertz), la potenza massima Pmax al carico (in watt), il resistenza di carico Rn (in ohm) e l'impedenza d'onda dell'alimentatore g (in ohm). Il calcolo viene eseguito nella sequenza seguente.

1. Determinare l'induttanza minima del conduttore di linea Ll (in henry) dalla condizione che

Ld>>Rg/2fn.

In pratica, Ll, puoi prendere 5 ... 10 volte di più del rapporto calcolato Rg a 2fn.

2. Trova il numero di giri w della linea sull'anello del circuito magnetico:

dove dcp è il diametro medio dell'anello (in

cm), S - area della sezione trasversale

circuito magnetico (in cm²), ,u - permeabilità magnetica relativa del circuito magnetico. 3. Calcolare la corrente di modo comune Ic;

(in ampere) che scorre attraverso l'avvolgimento TDL, alla frequenza operativa più bassa:

Ic=Vc/2pfnLl,

dove Vc è la tensione di modo comune sulla linea, calcolata per specifiche opzioni di commutazione secondo i rapporti sopra indicati.

4. Determinare l'induzione magnetica (in Tesla) del circuito magnetico:

B=4*10^-6.uIC/dcp.

Il circuito magnetico viene scelto tenendo conto del fatto che non è saturo di corrente di modo comune (o continua, se presente). Per questo, l'induzione magnetica nel circuito magnetico deve essere un ordine di grandezza inferiore all'induzione di saturazione (presa dai libri di riferimento).

5. Trova la tensione di picco Upeak nella riga:

dove y è l'SWR nell'alimentatore.

6. Calcolare il valore effettivo della corrente Ieff (in ampere):

7. Determinare il diametro d dei fili (in millimetri) di una lunga linea:

dove J è la densità di corrente consentita (in ampere per millimetro quadrato).

Per i dispositivi di adattamento dell'antenna TDL, sono adatti nuclei magnetici ad anello (dimensioni K55X32X9, K65X40X9) in ferrite 300VNS, 200VNS, 90VNS, 50VNS, nonché 400NN, 200NN, 100NN. Se necessario, il nucleo magnetico può essere costituito da più anelli. L'impedenza d'onda richiesta di una lunga linea si ottiene attorcigliando uniformemente i conduttori insieme (con un certo passo) (vedi tabella). Nel caso di una connessione di fili a forma di croce, c è inferiore rispetto a quando i conduttori adiacenti sono collegati tra loro. L'impedenza d'onda di una linea di fili non attorcigliati con un diametro di 1.5 mm era di 86 Ω.

Impedenza caratteristica di una lunga linea in funzione del passo della torsione e del tipo di connessioni

* Con filo diametro 1 mm.
** Con filo diametro 0.33 mm.

Per migliorare i parametri (in particolare il coefficiente di asimmetria) e allo stesso tempo semplificare la progettazione dell'unità di matching-transforming, viene utilizzata una connessione seriale di più TDL di vario tipo.

Ad esempio, utilizzando il metodo sopra, calcoliamo il TDL composito con n=2. Deve corrispondere all'impedenza di ingresso di un'antenna simmetrica da 12,5 ohm con il cavo coassiale RK-50. La frequenza operativa più bassa è 14 MHz. La potenza non supera i 200 watt. Per TDL, dovrebbe utilizzare nuclei magnetici di dimensioni K45X28X8 (dcp=3,65 cm, S=0,7 cm²) da ferrite 100NN (la sua induzione di saturazione specifica è 0,44 T/cm² [5]).

Si accenda il primo stadio con rapporto di trasformazione n=2 del TDL composito (Fig. 8) secondo lo schema di Fig. 5, a, e il secondo (con n = 1) - secondo lo schema di Fig. 5, il sig.

Ris.8

Calcoliamo il primo TDL.

1. Trova Ll:

Prendiamo Ll pari a 13,5 μH.

2. Calcola il numero di giri dell'avvolgimento:

Un tale numero di giri di filo doppio spesso può essere difficilmente posizionato nella finestra del circuito magnetico. Pertanto, si consiglia di utilizzare due anelli. In questo caso il circuito magnetico avrà dimensioni K45X 28X16 (S = 1.4 cm²). Nuovo numero w:

3. Determinare la tensione di picco al carico:

4. Troviamo la tensione di modo comune sugli avvolgimenti in base al circuito di commutazione (Fig. 5, a):

V1=(2-1)71=71 V. Poiché la tensione di modo comune sul secondo avvolgimento è 0, questo avvolgimento è sostituito da ponticelli (Fig. 6).

5. La corrente di modo comune è:

6. Calcoliamo l'induzione magnetica nel circuito magnetico:

H=4*10^-6*100*9*0,06/3,65=59*10^-6 T, che è molto inferiore all'induzione di saturazione.

Impedenza d'onda della linea g1=50 Ohm.

Nel secondo TDL si consiglia di utilizzare gli stessi anelli del primo. Quindi Ll \u13,5d 9 μH, w \uXNUMXd XNUMX giri.

7. Tensione di modo comune sull'avvolgimento V=(2+1/2-1)71=106,5 V.

8. La corrente di modo comune è:

L=106,5/2*3,14*14*10⁶* 13,5 * 10^-6\u0,09d XNUMX A.

9. Induzione magnetica

H=100*4*10^-6*9*0,09/3,65=89*10^-6 tl.

E in questo caso risulta essere inferiore all'induzione di saturazione. La resistenza d'onda della linea di avvolgimento è scelta di circa 12 ohm.

Il diametro dei fili per le linee TDL è determinato allo stesso modo del diametro dei fili per l'avvolgimento nei trasformatori convenzionali. Questo calcolo non è mostrato qui.

Un lettore attento potrebbe notare un'imprecisione nel calcolo di cui sopra (dovuta all'uso del TDL composito). Sta nel fatto che l'induttanza Ll viene calcolata senza tener conto del fatto che gli avvolgimenti TDL del primo e del secondo stadio sono collegati, cioè con un certo margine. Quindi in pratica, nel TDL di ogni stadio, è possibile ridurre il numero di spire degli avvolgimenti e utilizzare nuclei di ferrite più piccoli.

Usando combinazioni di vari singoli TDL, si può ottenere un'ampia gamma di TDL con le caratteristiche desiderate [4].

Per i TDL fabbricati, è necessario misurare l'efficienza e il coefficiente di asimmetria [4]. Lo schema per l'accensione del TDL durante la determinazione del primo parametro è mostrato in fig. 9, il secondo - in Fig. 10. Le perdite a (in decibel) nel trasformatore sono calcolate dalla formula: a \u20d 1lg (U2 / nUXNUMX).

Ris.9

Ris.10

Diversi TDL sono stati realizzati dall'autore. Di seguito sono riportati i dati pratici di alcuni di essi. L'aspetto di due trasformatori è mostrato in fig. undici.

Ris.11

Bilanciamento TDL (tipo NS) con rapporto di trasformazione n=1, operante nella gamma di frequenza di 1,5 ... 30 MHz con una potenza di uscita fino a 200 W, per abbinare l'alimentatore RK-50 con un'impedenza di ingresso dell'antenna di 50 Ohm, può essere realizzato su un circuito magnetico 50VNS di dimensioni standard

K65X40X9. Il numero di giri degli avvolgimenti della linea (g \u50d 9 Ohm) è 1. Gli avvolgimenti 1-2 ', 2-12' (Fig. 2) sono avvolti in 2 fili PEV-1,4 3 bifilarmente, senza torsioni. Per garantire la costanza della distanza tra i fili, sono posizionati su un tubo fluoroplastico. L'avvolgimento 3-1' viene avvolto separatamente sulla parte libera dell'anello con lo stesso filo e la stessa lunghezza degli avvolgimenti 1-2', 2-98'. L'efficienza del TDL prodotto era di circa il 300%. coefficiente di asimmetria - più di XNUMX.

Ris.12

TDL con rapporto di trasformazione n=2 (tipo NS), progettato per potenze fino a 200 W, abbinando l'impedenza dell'alimentatore di 75 ohm con un ingresso simmetrico dell'antenna, che ha un'impedenza di ingresso di 18 ohm. può essere realizzato su un circuito magnetico da 200NN (Fig. 13) di dimensione K65X40X9. Gli avvolgimenti devono contenere 9 giri di linee da fili PEV-2.1,0. Il trasformatore fabbricato aveva un'efficienza del 97%, coefficiente di asimmetria a una frequenza di 10 MHz - 20, a una frequenza di 30 MHz - almeno 60.

Ris.13

Sulla fig. 14 mostra lo schema di collegamento di un TDL composito (tipo NS) con rapporto di trasformazione n=3, abbinato ad un'antenna con impedenza di ingresso di 9 ohm, con un cavo coassiale da 75 ohm. Il TDL, progettato per operare nell'intervallo 10 ... 30 MHz con una potenza fino a 200 W, viene eseguito su anelli (misura K32X20X6) di ferrite 50VNS. I circuiti magnetici dei trasformatori WT1 e WT2 sono costituiti da due anelli, gli avvolgimenti e la bobina L1 devono contenere 6 spire ciascuno. Le linee lunghe e una bobina sono realizzate con filo PEV-2 1,0. Impedenza di linea per WT1 - 70 Ohm, per WT2 - 25 Ohm. Il TDL costruito aveva un'efficienza del 97%, il coefficiente di asimmetria era almeno 250.

Prima di utilizzare il TDL, è necessario adottare misure per proteggerlo da influenze climatiche avverse. Per fare ciò, i trasformatori vengono avvolti con nastro fluoroplastico, posti in una scatola e, se possibile, riempiti con composto KLT.

Letteratura:

1. Benkovsky 3., Livisky E. Antenne amatoriali di onde corte e ultracorte - M .; Radio e comunicazioni, 1983.
2. Antenne Rothammel K. - M.: Energia, 1979.
3. Zakharov V. Canale d'onda dell'antenna a tre elementi a tre bande - Radio, 1970. No. 4.
4. London S.E., Tomashevich S.V. - Manuale di riferimento sui dispositivi di trasformazione ad alta frequenza - M.; Radio e comunicazione, 1984.
5. Mikhailova M. et al. Ferriti magnetiche morbide per apparecchiature radioelettroniche.- M.: Radio and communication, 1983.

Autore: V. Zakharov (UA3FU), Mosca; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

Vedi altri articoli sezione Calcoli radioamatori.

Leggere e scrivere utile commenti su questo articolo.

<< Indietro

Ultime notizie di scienza e tecnologia, nuova elettronica:

Pelle artificiale per l'emulazione del tocco 15.04.2024

In un mondo tecnologico moderno in cui la distanza sta diventando sempre più comune, mantenere la connessione e un senso di vicinanza è importante. I recenti sviluppi nella pelle artificiale da parte di scienziati tedeschi dell’Università del Saarland rappresentano una nuova era nelle interazioni virtuali. Ricercatori tedeschi dell'Università del Saarland hanno sviluppato pellicole ultrasottili in grado di trasmettere la sensazione del tatto a distanza. Questa tecnologia all’avanguardia offre nuove opportunità di comunicazione virtuale, soprattutto per coloro che si trovano lontani dai propri cari. Le pellicole ultrasottili sviluppate dai ricercatori, spesse appena 50 micrometri, possono essere integrate nei tessuti e indossate come una seconda pelle. Queste pellicole funzionano come sensori che riconoscono i segnali tattili di mamma o papà e come attuatori che trasmettono questi movimenti al bambino. Il tocco dei genitori sul tessuto attiva i sensori che reagiscono alla pressione e deformano la pellicola ultrasottile. Questo ... >>

Lettiera per gatti Petgugu Global 15.04.2024

Prendersi cura degli animali domestici può spesso essere una sfida, soprattutto quando si tratta di mantenere pulita la casa. È stata presentata una nuova interessante soluzione della startup Petgugu Global, che semplificherà la vita ai proprietari di gatti e li aiuterà a mantenere la loro casa perfettamente pulita e in ordine. La startup Petgugu Global ha presentato una toilette per gatti unica nel suo genere in grado di scaricare automaticamente le feci, mantenendo la casa pulita e fresca. Questo dispositivo innovativo è dotato di vari sensori intelligenti che monitorano l'attività della toilette del tuo animale domestico e si attivano per pulirlo automaticamente dopo l'uso. Il dispositivo si collega alla rete fognaria e garantisce un'efficiente rimozione dei rifiuti senza necessità di intervento da parte del proprietario. Inoltre, la toilette ha una grande capacità di stoccaggio degli scarichi, che la rende ideale per le famiglie con più gatti. La ciotola per lettiera per gatti Petgugu è progettata per l'uso con lettiere idrosolubili e offre una gamma di accessori aggiuntivi ... >>

L'attrattiva degli uomini premurosi 14.04.2024

Lo stereotipo secondo cui le donne preferiscono i "cattivi ragazzi" è diffuso da tempo. Tuttavia, una recente ricerca condotta da scienziati britannici della Monash University offre una nuova prospettiva su questo tema. Hanno esaminato il modo in cui le donne hanno risposto alla responsabilità emotiva degli uomini e alla volontà di aiutare gli altri. I risultati dello studio potrebbero cambiare la nostra comprensione di ciò che rende gli uomini attraenti per le donne. Uno studio condotto da scienziati della Monash University porta a nuove scoperte sull'attrattiva degli uomini nei confronti delle donne. Nell'esperimento, alle donne sono state mostrate fotografie di uomini con brevi storie sul loro comportamento in varie situazioni, inclusa la loro reazione all'incontro con un senzatetto. Alcuni uomini hanno ignorato il senzatetto, mentre altri lo hanno aiutato, ad esempio comprandogli del cibo. Uno studio ha scoperto che gli uomini che mostravano empatia e gentilezza erano più attraenti per le donne rispetto agli uomini che mostravano empatia e gentilezza. ... >>

Notizie casuali dall'Archivio Formica con radiofaro 05.11.2009 Gli entomologi inglesi studiano i processi di raccolta del cibo e la scelta di un posto per un nuovo formicaio. Attaccano un microcircuito con un trasmettitore radio sul retro delle formiche, che risponde al segnale del localizzatore che il ricercatore dirige alle tracce delle formiche. In questo modo è possibile seguire i movimenti dei singoli formiche-scout e raccoglitori.

Altre notizie interessanti:

▪ L'asfalto pulisce l'aria

▪ Stampa 3D di successo nello spazio

▪ La depressione delle donne e degli uomini differisce nei geni

▪ Verrà costruito il tunnel New York-Washington

▪ Gli organismi multicellulari sono invecchiati

News feed di scienza e tecnologia, nuova elettronica

Materiali interessanti della Biblioteca Tecnica Libera:

▪ sezione del sito Auto. Selezione dell'articolo

▪ articolo Psicologia dello sviluppo e psicologia dello sviluppo. Note di lettura

▪ articolo Perché la foglia d'acero sulla bandiera del Canada ha 11 vertici? Risposta dettagliata

▪ articolo Capo dell'ufficio contabilità. Descrizione del lavoro

▪ articolo Generatore per il localizzatore. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

▪ articolo Torcia per saldatura dura. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Lascia il tuo commento su questo articolo:

Tutte le lingue di questa pagina

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Homepage | Biblioteca | Articoli | Mappa del sito | Recensioni del sito

www.diagram.com.ua
2000-2024