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可变电容器特别是空气可变电容器,鉴于其工艺上的特点,常有爱好者朋友会觉得存在是否能够确保调节的精度的问题。日前在回答一位坛友的相关问题时写了一些我自己的想法,我把它略修改下另立一帖发在这里备考,亦可供大家讨论参考。
其实纠结于单一元件上的所谓“精度”,常常会令人抓耳挠腮无果而终。
电容器与电感器结合使用,才谈得上调节或调谐的精度。一个LC回路存在着相对于中心频率特定百分比的频率宽度,这个宽度被称为“带宽”,也就是通带宽度的意思。在这个通带内,调谐回路有一定的误差而不会越出通过频率的范围,这就给元件的制造公差留下了余地。
对于单联或者多联可变中的任一联,每一联包含多片组合。商用可变电容器的动片的形状是按照接近角度比-容量比平方的关系设计的,即每转动单位角度,容量的变化接近角度比例的变化的平方。所有收音机的频率度盘也是根据这一关系设计的,因而虽然有不同的型号和容量,但变化规律是一样的。
动片的形状是冲压出来的,每一片都能够保证形状误差在0.1%以下,特别是体积较大的空气可变电容器,形状误差更小;这很容易理解,在模具的绝对误差不变的情况下,面积越大,绝对误差对面积的比例越小。
组装成联以后,与定片的距离所形成的动片-定片对,设计上的容量误差也能保证在1%内。从统计的角度来看,在任一转动角度上的总误差是动-定片组误差的均方根值,假如一联由9对动-定片组成,那么总误差是1%除以3,或者0.333%。动-定片组的数量越多,总误差越小。
通常二联及二联以上的可变电容器的制造精度并不很低,在电容量为最小时的容量差异一般也能做到1%以内。1%是什么概念呢?1%的电容量变化,引起的谐振回路的中心频率变化,等于变化比例的平方根。也就是说,1%的容量变化,导致的频率变化是0.499%。
普通的高频材料制作的LC回路的-3dB带宽,最高大约能够做到中心频率的0.5%,这相当于具有200之高的品质因素(即Q值;有载Q值等于中心频率与-3dB带宽之比,以下所提到的Q值均为有载Q值)。但这不是必要的并且是昂贵的,重要的是必须通过一定频率范围的信号,以保证解调后的信号不会失真。对于广播接收机,带宽通常是10KHz或正负5KHz。对于电容量最小的位置,例如中波1600KHz,若此时LC回路的Q值为100,则带宽就有16KHz,那么上述0.499%的频率变化是将近8KHz,正处在16KHz的带宽之内,信号不会逃逸,这就保证了调谐的所谓“精度”。
事实上LC回路的Q值很少超过100,所以它的倒数即带宽与中心频率之比总是大于1%,因而可变电容器普遍优于1%的制造公差,总是能够满足最终的技术要求。
如果需要超过比0.5%带宽要求还高的选择性,怎么办?好办,选择超外差方案。因为超外差方案能够降低决定选择性的频率,而较低的频率,同样的百分比带宽,就有更低的频率范围绝对值。
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