Федеральное агентство по образованию

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого

Институт электронных информационных систем

Кафедра “Проектирование и технология радиоаппаратуры”

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭКРАНОВ НА

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

ВЧ -КАТУШЕК ИНДУКТИВНОСТИ

Лабораторная работа № 2

по учебной дисциплине: «Общая электроника»

Отчёт

Преподаватель

_________ В.А. Карачинов

«____»____________2008г.

Студенты гр. 6021

________ А.Н. Васильев

_________ П.Н. Гусаков

__________ К.А. Ившин

«____»____________2008г.

1 Цель работы

Целью работы является ознакомление с конструкциями, основными параметрами экранов, а так же проведение экспериментального исследования влияния экранов различной формы на электрические параметры катушек индуктивности.

2 Лабораторное задание

Исследовать влияние диаметра алюминиевого экрана на электрические характеристики катушки индуктивности.

Исследовать влияние дефектов в алюминиевых экранах на электрические характеристики катушки индуктивности.

3 Объект исследования

3.1 Катушка индуктивности

Классификация катушки индуктивности

- однослойная,

- цилиндрическая,

- без сердечника,

- с шаговой обмоткой,

- высокостабильная,

- изготовлена методом горячей намотки,

- использован серебреный провод,

- имеет керамический каркас.

Катушка индуктивности размещена на плате с контактами, для удобного её подключения к приборам.

Геометрические параметры катушки индуктивности:

D=17,5мм, l=10мм, ширина=3,5, n=3

Рисунок 1 – Эскиз катушки индуктивности

1 – обмотка, 2 – керамический каркас, 3 – плата, 4 – контакты.

3.2 Алюминиевые экраны

В качестве объектов исследования используются экраны с характеристиками, указанными в табл. 1.

Таблица 1 – характеристики алюминиевых экранов

№ экрана	dвнутр. мм	dвнеш. мм	Дефекты	Длина l, мм
			Нет	50,00
			Нет
			Нет
			Радиальные
			Осевые

а) б) в) г) д)

Рисунок 2 – Эскизы экранов

а) экран №1, б) экран №2, в) экран №3, г) экран №4 с радиальным дефектом, д) экран №5 с осевым дефектом.

4 Экспериментальная часть

Результаты измерений добротности и ёмкости

Таблица 2 – Результаты измерений добротности и ёмкости катушки индуктивности от рабочей частоты, диаметров и деформаций используемых экранов

Частота,	№ экрана	Добротность Q	Ёмкость С, пФ
МГц	1 опыт	2 опыт	ср. знач.	1 опыт	2 опыт	ср. знач.
	нет	155,00	160,00	157,50	71,8	72,43	72,11
	140,00	140,00	140,00	79,3	79,8	79,55
	150,00	150,00	150,00	75,1	76,2	75,65
		160,00	157,50	73,44	72,8	73,12
	145,00	145,00	145,00	74,82	74,56	75,19
	145,00	150,00	147,50	74,24	76,32	75,28
	нет	165,00	165,00	165,00	70,5	71,2	70,85
	145,00	150,00	147,50	78,12	78,94	78,53
	155,00	155,00	155,00	73,58	74,2	73,89
	160,00	160,00	160,00	72,8	71,36	72,2
	155,00	155,00	155,00	73,6	72,9	73,25
	155,00	160,00	157,50	73,1	71,8	72,45
	нет	165,00	170,00	167,50	69,14	67,16	68,15
	150,00	150,00	150,00	74,14	76,2	75,17
	160,00	165,00	162,50	70,12	68,6	69,38
	165,00	165,00	165,00	68,86	68,4	68,63
	160,00	160,00	160,00		70,46	70,23
	155,00	160,00	157,50	71,3	69,7	70,5
	нет	170,00	170,00	170,00	63,86	64,36	64,11
	155,00	155,00	155,00	70,7	71,12	70,56
	165,00	160,00	162,50	66,94	67,56	67,25
	170,00	170,00	170,00	65,34	66,12	65,73
	165,00	165,00	165,00	66,46	66,12	66,29
	160,00	160,00	160,00		67,2	66,6
	нет	175,00	175,00	175,00	57,44	58,3	57,87
	160,00	155,00	157,50	63,24	65,46	64,35
	170,00	170,00	170,00	59,8	60,42	60,11
	175,00	175,00	175,00	57,4	56,92	57,16
	165,00	165,00	165,00	58,88	59,26	59,07
	160,00	165,00	162,50	58,98	58,16	58,57

5 Расчетная часть

Методика расчёта использована из [1].

5.1 Расчет индуктивности катушки

Формула для расчета индуктивности катушки

(1)

где L-индуктивность, мкГн

D- диметр катушки, м

-поправочный коэффициент для однослойных катушек.

N – шаг намотки.

L=9,6·3²·1,75·10^-3=151·10^-3 Гн = 151 мкГн.

5.2 Расчет индуктивностей экранированной катушки

Формула для расчета индуктивностей экранированной катушки

(2)

где L-индуктивность неэкранированной катушки

индуктивность экранированной катушки

к - коэффициент связи, который определяется соотношением геометрических размеров экрана и катушки.

При однослойных и тонких многослойных катушках коэффициент связи может быть определен по формуле:

(3)

где D-диаметр катушки

-диметр экрана

-коэффициент, зависящий от отношения катушки, значения которого приведены на рис. 3.

Рисунок 3 – График значений коэффициента [1]

5.3 Пример расчёта индуктивностей экранированной катушки

Исходя из того, что соотношение длины катушки индуктивности к её диаметру равно 0,58, выбираем коэффициент =0,98 (см. рис. 3).

Таблица 3 - Значения и для катушки с различными экранами

Номер экрана	, ед.	, мкГн
	0,13
	0,08
	0,03
	0,06
	0,06

5.7 Расчёт индуктивности по экспериментальным данным

Формула и расчёт индуктивности по формуле Томсона [3]

(18)

Результаты расчёта индуктивности приведены в табл. 8.

Таблица 8 - Результаты расчёта индуктивности

Частота,	№ экрана	С, пФ	L, 10^-6 Гн
МГц
	нет	72,11	0,071
	79,55	0,065
	75,65	0,068
	73,12	0,07
	75,19	0,068
	87,81	0,068
	нет	70,85	0,07
	78,53	0,064
	73,89	0,068
	72,2	0,069
	73,25	0,068
	72,45	0,069
	нет	68,15	0,071
	75,17	0,065
	69,38	0,07
	68,63	0,071
	70,23	0,069
	70,5	0,069
	нет	64,11	0,074
	70,56	0,067
	67,25	0,07
	65,73	0,072
	66,29	0,072
	66,6	0,071

Продолжение табл. 8

Частота,	№ экрана	С, пФ	L, 10^-6 Гн
МГц
	нет	57,87	0,077
	64,35	0,07
	60,11	0,074
	57,16	0,078
	59,07	0,076
	58,57	0,077

5.8 Погрешности. Формулы и расчёт

Относительная погрешность индуктивности катушки без экрана рассчитывается по формуле

(19)

Абсолютная погрешность индуктивности катушки без экрана рассчитывается по формуле

(20)

Относительная погрешность индуктивности экранированной катушки рассчитывается по формуле

(21)

Абсолютная погрешность индуктивности экранированной катушки рассчитывается по формуле

(22)

Относительная погрешность коэффициента связи рассчитывается по формуле

(23)

Абсолютная погрешность коэффициента связи рассчитывается по формуле

(24)

Относительная погрешность индуктивности с экраном рассчитывается по формуле

(25)

Абсолютная погрешность индуктивности с экраном рассчитывается по формуле

(26)

5.12 Графики

Выводы

1. В ходе выполнения данной лабораторной работы цель была достигнута. Исследованы влияния экранов различного диаметра и дефектов на электрические параметры катушек индуктивности.

2. Установлена закономерность изменения электрических свойств катушки от расстояния между экраном и катушкой. При использовании катушки без алюминиевого экрана, её добротность равна 175±5, а при добавлении экрана, она уменьшилась до 150±5. Следовательно, при уменьшении диаметра экрана уменьшается добротность и индуктивность, а также увеличивается ёмкость катушки с 84,86±0,005 до 93,10±0,005 пФ.

3. При увеличении диаметра используемого экрана, сопротивление экранированной катушки увеличивается на значение с 8∙10^-4Ом до 40∙10^-4Ом.

4. Экранирование применяется для устранения паразитных связей, обусловленных внешним электромагнитным полем катушки, и для устранения влияния внешних полей.

5. Экраны с радиальными дефектами уменьшают добротность катушки индуктивности до 155±5, а ёмкость увеличивают до 87,98±0,005. Экраны с осевыми дефектами уменьшают добротность катушки индуктивности до 160±5, а ёмкость увеличивают до 87,81±0,005. Экраны с радиальными дефектами влияют электрические параметры катушки индуктивности больше чем с осевыми.

6. В зависимости от направления измерения значения добротности и ёмкости, полученные в направлении увеличения частоты, не соответствуют значениям этих величин, полученных на соответствующих частотах в обратном направлении. Следовательно, для более точных результатов индуктивности, были использованы средние значения добротности и ёмкости.

Список литературы

1. Волгов В.А. Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры: Учебник. -2-е изд., перераб. И доп. – М.: Энергия, 1977. – 202-332 с.

2. Карачинов В.А. Общая электроника: Сборник лабораторных работ: Методические указания; НовГУ – Новгород, 2006. – 20-32 с.

Дата добавления: 2015-08-29