Колебательный контур усилителя промежуточной частоты (стр. 2 из 2)
Экраны для высокочастотных катушек индуктивности изготовляют из меди или алюминия толщиной не менее 0,1-0,13 мм. Часто экраны высокочастотных катушек индуктивности снабжены отверстиями для вращения сердечников или изменения положения одной из индуктивно связанных катушек. В этих случаях отверстия должны быть минимальными по размеру.
Т. к. отношение Dэ/Dк=2,7 то из рисунка 3.1 видно, что соотношение индуктивности экранированной катушки к индуктивности той же катушки без экрана равно единице. Следовательно экран не вносит изменений в индуктивность катушки.
Теперь из формулы 3.4 выведу формулу для расчета количества витков катушки:
(3.6)Подставив в формулу 1.5 все значения получила N=22 витка.
Расчет предельного отклонения индуктивности.
Для нахождения допустимого отклонения индуктивности от номинального воспользуемся допуском на емкость конденсатора.
Расчет оптимального диаметра провода сводиться к определению вспомогательного коэффициента:
(3.7) 
(3.8)где N- число витков;
К - коэффициент для расчета сопротивления катушки;
D- диаметр катушки, см;
z’=217, y=0.32. При 0,3<y<2000 zопт находиться по формуле:
(3.9)zопт=3.21
Оптимальный диаметр провода будет равен:
dопт=zопт/z’=0,026 см = 0,26 мм.
Это значение совпадает со стандартным рядом диаметров. Предполагая использование обмоточного провода ПЭЛ, принимаем диаметр по изоляции d0=0,26 мм.
Коэффициент неплотности a при этом равен 1,25.
Определяем фактическую длину намотки:
l=ad0 (N-1), (3.10)
где d0 - диаметр провода по изоляции, мм;
N- число витков.
l=6,825 мм.
Потери катушки:
Активное сопротивление катушки складывается из сопротивления провода току высокой частоты, сопротивления, вносимого диэлектрическими потерями в каркасе, сопротивления, вносимого собственной емкостью, и сопротивлений, вносимых потерями в экранах, сердечниках и т.п. Значение того или иного слагаемого определяется частотой. На длинных волнах сопротивление катушки в основном определяется активным сопротивлением провода току высокой частоты; на коротких волнах значительное влияние могут оказывать диэлектрические потери. Рассмотрим определение слагаемых полного активного сопротивления катушки.
r = rf+ Drэ+rc, (3.11)
где rf- сопротивление катушки току высокой частоты, Ом;
Drэ - сопротивление, вносимое экраном, Ом;
rc - сопротивление, вносимое сердечником, Ом;
Сопротивление катушки току высокой частоты определяется по формуле:
, (3.12)где rf - сопротивление провода катушки току высокой частоты при частоте f;
d - диаметр провода без изоляции, см;
D - диаметр однослойной катушки или наружный диаметр многослойной катушки, см;
Такие параметры как сопротивление вносимое экраном и сопротивление вносимое сердечником очень малы из-за небольших габаритов катушки, следовательно, ими можно пренебречь.
Таким образом, сопротивление катушки r = 1,275 Ом.
Расчетную добротность катушки можно найти по формуле:
Q = wL/r, (3.13)
где w=2pf- циклическая частота, рад/с; L- индуктивность катушки, учитывающая влияние сердечника и экрана, Гн; r- полное сопротивление катушки, Ом.
Численное значение добротности будет равно Q=59.5
Температурная стабильность катушки:
Рассмотрим температурную стабильность индуктивности катушки. Общий ТКL определяется совместным действием нескольких факторов:
aL = aГ + aВ + aСо + aэ + aС (3.14)
где aГ - геометрическая составляющая ТКL; aВ - составляющая, вызванная действием тока высокой частоты; aСо - составляющая, вызванная изменением собственной емкости; aэ - составляющая, вызванная влиянием экрана; aС - составляющая, вызванная влиянием сердечника.
Формула для нахождения геометрической составляющей имеет вид:
(3.15)где aD- ТКЛР диаметра (материала провода), град-1; al- ТКЛР длины (материала каркаса), град-1; k- коэффициент, зависящий от отношения l/D, k = 0,4.
aГ = 22,2*10-6 град-1
Величину aВ можно оценить воспользовавшись формулой:
(3.16)где n - коэффициент, равный для катушек с круглым проводом 2000;
Q- расчетная добротность катушки. Подставляем значения и получаем:
aВ = 2000/59,5 = 33,6*10-6 град-1.
Емкостная составляющая будет равна:
aСо = (aэк + aD) * (3hD3/ (Dc3 - hD3)), (3.18)
где aэк - ТКЛР материала экрана, град-1; h - коэффициент, зависящий от отношения l/D катушки, h = 1,2 [1]; Dэ - диаметр экрана, мм; D- диаметр каркаса, мм; aD- ТКЛР диаметра, град-1.
aС = - 45,9*10-6 град-1.
Составляющая ТКL, учитывающая влияние экрана:
aэ = (aсерд + aD) * (3hD3/ (Dс3 - hD3)), (3.19)
где aсерд - ТКЛР материала экрана, град-1; h - коэффициент, зависящий от отношения l/D катушки, h = 1,1 [1]; Dс - диаметр экрана, мм; D- диаметр каркаса, мм; aD- ТКЛР диаметра, град-1.
aэ = 3,17*10-6 град-1.
И общий ТКL будет равен:
aL = 13,07*10-6 град-1.
Определение собственной емкости катушки
Собственную емкость определяем по формуле:
(3.20)k = 0.5; k1 ≈ 1
Для данной катушки С0 ≈ 0,25 пФ
Предполагая намотку на гладкий каркас из пластмассы, у которой ε=7 и
tg δ =1,5*10-2,
(3.21) 
пФ4. Описание конструкций по сборочному чертежу
Проектируемый колебательный контур усилителя промежуточной частоты состоит из одной сборочной единицы, трёх деталей и одного стандартного изделия.
Каркас (поз.1). Выполняется из пластмассы ВХ1-090-34
ПАСПОРТ:
Колебательный контур предназначенный для работы в УПЧЗ приемника:
Технические характеристики:
Рабочая частота контура, МГц 33
Индуктивность катушки, мкГн 2,3
Предельные отклонения индуктивности при настройке ± 5%
Добротность контура, не хуже 60
Диапазон рабочих температур, °С+20. +85
Собственная емкость контура, пФ0, 49
Срок эксплуатации не менее, мес. 24
Контур необходимо хранить в сухом месте при температуре не ниже +15°С и не выше +85°С. Важным условием хранения также является отсутствие агрессивных сред во избежание коррозии тех или иных элементов конструкции.
Выводы
В ходе выполнения данного курсового проекта ознакомилась с методикой расчета колебательного контура усилителя промежуточной частоты. Усвоила принцип расчета на примере данного колебательного контура.
В спроектированном колебательном контуре существует ряд недостатков. Данный колебательный контур имеет слабую температурную устойчивость, но это можно устранить, сделав вентиляционные отверстия в экране, однако это повлечет за собой снижение герметичности и стабильности электрических параметров катушки индуктивности.
Сердечник катушки индуктивности, выполненный из карбонильного железа, обладает высокой стоимостью, но имеет стабильные параметры в используемом диапазоне частот спроектированного колебательного контура. Для снижения стоимости катушки можно использовать медный или латунный сердечник.
Используемый для намотки провод обладает изоляцией, не устойчивой к механическим воздействиям.
Материал, выбранный для каркаса обладает высокой диэлектрической проницаемостью, что снижает добротность, но у этой пластмассы малый тангенс угла диэлектрических потерь на высоких частотах.
Обеспечение широкой полосы пропускания, которая составляет единицы мегагерц, исключает применение в УПЧ колебательных контуров высокой добротности, но желательно, чтобы она достигала порядка ста.
В общем, конструкция спроектированного колебательного контура усилителя промежуточной частоты отвечает требованиям технического задания и может быть отдана на производство.
Список используемой литературы
1. Волгов В.А. Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры. М., 1967, 544 с.
2. Свитенко В.Н. Электрорадиоэлементы: Курсовое проектирование: Учебное пособие для вузов.М., 1987, 207 с.
3. Рычина Т.А. Электрорадиоэлементы. М., 1976, 336 с.
4. Справочник конструктора РЭА. Общие принципы конструирования /под ред. Варламова А.П. - М., 1980, 341 с.
5. Трещук Р.М. и др. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства. К., "Наукова думка", 1988, 800 с.
6. Симонов Ю.Л. Усилители промежуточной частоты. М., "Советское радио", 1973, 384 с.