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发表于 2023-12-20 22:39:22
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12. 在矿石机中使用反绕双值线圈与使用常规线圈(均使用电容调谐)的效果对比
内容速览:
- 使用常规单值回路线圈的矿石机通常在BC波段高端的选择性和灵敏度较差。
- 使用两个反向绕制的双值线圈相连接的矿石机,在BC波段高端的选择性和灵敏度非常高。两个线圈在BC波段的低端部份为串联,高端部份为并联。
- 在BC波段的低端部份,调谐回路的Q值会有一些小幅降低。原因之一是串联反绕线圈的分布电容大于常规圆筒线圈(反绕线圈每个绕组两端的电压为谐振回路电压的 1/2)。在BC波段的高端部份,调谐回路的Q值明显得到改善。
- 假设常规线圈和反绕线圈具有相同物理尺寸和导线规格,常规线圈与串联反绕线圈相比,两者的电感量大致相同。
译注:BC波段是美国的中波调幅广播频段,频率范围540kHz~1600kHz。
关于两种不同的反绕线圈结构的描述,请参阅文章#26-3中的“反向绕制谐振回路电感器”以及文章#29中的图2、图3后面的段落。
讨论:
我们将BC波段分成520kHz~943kHz的低频段和943kHz~1070kHz的高频段。为便于理解,假设调谐回路线圈的电感量为250uH。
250uH常规线圈:在520kHz~1710 kHz的整个BC频段可以用374.7pF~34.65 pF的可变电容进行调谐。
250uH/62.5uH反绕线圈:在520kHz~943 kHz的低频段,两线圈串联,电感量为250uH,用374.7pF~113.94pF的可变电容进行调谐;在943 kHz~1710kHz的高频段,两线圈并联,电感量为62.5uH,用455.76pF~138.60pF的可变电容进行调谐。
为了这个讨论的论题,假设为了在整个BC波段上驱动二极管,天线匹配(参见文章#22-2)始终在进行调整,以适应230kΩ固定分流电阻。当馈入的信号功率远远低于其线性-平方律交点(参见文章#10中第1、2、3点,文章#15A的图1,文章#17和文章#22)时,230kΩ也是ITT FO-215锗二极管的射频输入电阻,这是近似最小插入功率损耗的设置(请参阅文章 #28)。
降低BC波段高端(1720kHz)的插入功率损耗:
250uH常规线圈调谐到1710kHz所需的总调谐电容为39.9 pF,使用反绕线圈所需的总调谐电容为138.6pF。
从文章#28图1-4中的数值可以看出,普通365pF非陶瓷绝缘可变电容器(电容器B)的Q值在1710kHz时表现如下:
- 如果使用250uH常规线圈,由20 pF的杂散电容加来自可变电容器的14.65 pF以上的电容调谐,则可变电容器的Q值约为460。
- 如果使用62.5uH反绕线圈,两个绕组并联,由20pF的杂散电容加来自可变电容器的118.6 pF以上的电容调谐,则可变电容器的Q值约为1770,增大了3.85倍。这在使用常用的365pF可变电容器时,大大地提高了灵敏度和选择性。
从文章 #24 的图 3 中,我们可以看到,在1710kHz时,由Radio Condenser Corporation或TRW制造的陶瓷绝缘镀银电容器A的Q值为9800,这比在使用常规250uH线圈时电容器B的Q值高出非常多。
改用反绕线圈,同时仍使用容易获得的电容器B,可以成功的降低可变电容器对调谐回路Q值的影响以及波段高端的损耗。
更小的选择性变化和插入功率损耗:
常规线圈:3dB射频带宽从520kHz时的3.69 kHz变化到1710kHz时的39.9kHz,变化了了11.6倍。
反绕线圈:3dB射频带宽在低波段从520kHz时的3.69 kHz变化到943kHz时的12.15kHz,在高波段从943kHz时的3.04kHz变化到1710kHz时的9.99kHz,总体变化了4倍,大约是使用常规线圈时变化量的1/4。
如果在使用常规线圈时,BC波段的高端需要很高的选择性,必须降低天线耦合,并且/或者,二极管必须接到调谐回路的抽头上以提升调谐回路的有载Q值。这两种方法都会导致更大的插入功率损耗,当所收听的电台靠近BC波段高端时,耳机里的信号更弱或者听不见。
与常规线圈的结果相比,反绕线圈的低电感(并联方式)可在1710kHz时将带宽降低4倍。带宽的降低述,这降低了为增加选择性而将二极管接在谐振回路抽头上和重新匹配天线的必要性。
注意
- 有人可能用两个独立的非耦合的常规线圈,一个是250uH,另一个是62.5uH,来代替反绕线圈组合。建议不要这样做,因为62.5uH线圈的Q值可能小于250uH线圈的Q值,除非它的物理尺寸与反绕线圈一样大并且使用较大直径的线材。
此外,当使用反绕线圈并且两个线圈并联时,线圈的热端位于整个线圈的中心,靠外侧的出线端置于接地电位处。这样的接线方式减少了来自端部安装支架和周围环境的电场耦合损耗。
- 反绕线圈的两种连接方式(并联和串联)的电感取决于两个绕组的相距有多近,但是,无论绕组放置的有多远或多近,串联电感与并联电感比值始终保持在4倍。请记住,在低频段使用并联连接时,总的分布容量更大。建议在两个绕组之间有大约1~2个线径的间距。
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