Наиболее выгодное место расположения спирального индуктора находится на высоте одной четверти длины намотки  от заземлённого вывода катушки.

Но в таблице отражены только два параметра колебаний в контуре – частота и амплитуда начального импульса. От места расположения индуктора зависит также время затухания колебаний. Для оценки такого влияния, на рисунках 14 – 18 показаны осциллограммы сигнала с катушки при различных положениях индуктора с использованием заземления 2.

 

 

Рис. 14. Осциллограмма сигнала в катушке при нижнем положении индуктора.  

Установки: X = 0, 5 мкс/дел, Y = 0, 2 в/дел.

 

 

 

Рис. 15. Осциллограмма сигнала в катушке при расположении индуктора на высоте ¼ длины намотки.

Установки: X = 0, 5 мкс/дел, Y = 0, 2 в/дел.

 

 

 

Рис. 16. Осциллограмма сигнала в катушке при расположении индуктора на высоте ½ длины намотки.

Установки: X = 0, 5 мкс/дел, Y = 0, 2 в/дел.

 

 

Рис. 17. Осциллограмма сигнала в катушке при расположении индуктора на высоте ¾ длины намотки.

Установки: X = 0, 5 мкс/дел, Y = 0, 2 в/дел.

 

Рис. 18. Осциллограмма сигнала в катушке при расположении индуктора на верхнем краю намотки.

Установки: X = 0, 5 мкс/дел, Y = 0, 2 в/дел.

 

2.3. Теперь осталось только убедиться, что способ изменения частоты колебательного контура с помощью заземлённой металлической трубки внутри каркаса катушки не приводит к большим потерям мощности и позволяет изменять частоту в широком диапазоне. А заодно выяснить, какие по длительности импульсы тока в индукторе предпочтительнее.

2.3.1. Для экспериментов используем результаты предыдущих опытов, и используем те из них, которые дают максимальный эффект: индуктор расположим на высоте, равной ¼ длины намотки, нижний вывод катушки заземлим с помощью наиболее эффективного заземления 2.

В каркас катушки вставим заземлённую трубку, свёрнутую из дюралевой пластины, (показано на рисунке 19) и, перемещая её сверху вниз, для разных положений трубки будем измерять резонансную частоту колебательного контура и амплитуду напряжения на катушке щупом осциллографа, расположенным в 5 см от верхнего края намотки. Проведём измерения для трёх различных значений ёмкости разрядного конденсатора, и, соответственно, при трёх вариантах длительности возбуждающего импульса в индукторе. Результаты измерений запишем в таблицу 3.

 

Рис. 19. Внешний вид подстроечной трубки.

 

Таблица 3. Влияние разрядной ёмкости Ср на форму напряжения катушки 1.

№ п/п	Положение трубки, от верхнего края намотки, см	Ср = 100пФ, RD = 164 Ом		Ср = 200пФ RD = 96 Ом		Ср = 500пФ RD = 48 Ом		Примечание
		Частота МГц	Амплитуда, В	Частота МГц	Амплитуда, В	Частота МГц	Амплитуда, В
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Без трубки	9, 5	0, 60	9, 5	0, 64	9, 5	0, 44
2	-2, 5	9, 0	0, 58	9, 0	0, 60	9, 0	0, 40
3	-1, 0	8, 5	0, 42	8, 5	0, 58	8, 5	0, 40
4	0, 0	8, 0	0, 38	8, 0	0, 48	8, 0	0, 40
5	0, 6	7, 5	0, 36	7, 5	0, 42	7, 5	0, 40
6	1, 0	7, 0	0, 30	7, 0	0, 40	7, 0	0, 40
7	1, 5	6, 5	0, 26	6, 5	0, 37	6, 5	0, 40
8	2, 0	6, 0	0, 24	6, 0	0, 33	6, 0	0, 39
9	2, 6	5, 5	0, 20	5, 5	0, 32	5, 5	0, 40
10	3, 7	5, 0	0, 18	5, 0	0, 28	5, 0	0, 39
11	4, 8	4, 5	0, 18	4, 5	0, 28	4, 5	0, 36	Биения
12	6, 7	4, 0	0, 17	4, 0	0, 24	4, 0	0, 32	Резонанс
13	9, 5	3, 5	0, 20	3, 5	0, 29	3, 5	0, 40	Биения
14	22	3, 0	0, 16	3, 0	0, 22	3, 0	0, 30

 

Как видно из таблицы, при вдвигании трубки на всю длину катушки, частота четвертьволнового резонанса для заземления 2 не достигнута. Зато наблюдается какой-то резонансный провал напряжения на частоте 4, 0 МГц.

 

2.3.2. Понятно, что вдвигание заземлённой трубки в каркас с «горячего» конца катушки создаёт для большого потенциала на этом конце прямой путь в землю.

Проведём такой же опыт, но вдвигать трубку будем со стороны индуктора. Для этого зафиксируем индуктор на катушке и перевернём её индуктором вверх. Результаты измерений занесём в таблицу 4.

 

Таблица 4. Влияние разрядной ёмкости Ср на форму напряжения катушки 1.

№ п/п	Положение трубки, от нижнего края намотки, см	Ср = 100пФ, RD = 164 Ом		Ср = 200пФ RD = 96 Ом		Ср = 500пФ RD = 48 Ом		Примечание
		Частота МГц	Амплитуда, В	Частота МГц	Амплитуда, В	Частота МГц	Амплитуда, В
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Без трубки	9, 5	0, 60	9, 5	0, 64	9, 5	0, 50
2	5, 0	9, 0	0, 56	9, 0	0, 62	9, 0	0, 48
3	6, 5	8, 5	0, 48	8, 5	0, 60	8, 5	0, 48
4	7, 5	8, 0	0, 42	8, 0	0, 58	8, 0	0, 48
5	8, 5	7, 5	0, 39	7, 5	0, 54	7, 5	0, 48
6	9, 5	7, 0	0, 35	7, 0	0, 48	7, 0	0, 48
7	10, 6	6, 5	0, 32	6, 5	0, 44	6, 5	0, 48
8	12, 0	6, 0	0, 30	6, 0	0, 40	6, 0	0, 48
9	13, 2	5, 5	0, 28	5, 5	0, 38	5, 5	0, 48
10	15, 0	5, 0	0, 21	5, 0	0, 36	5, 0	0, 48
11	16, 7	4, 5	0, 20	4, 5	0, 30	4, 5	0, 48	Биения
12	19, 6	4, 0	0, 18	4, 0	0, 30	4, 0	0, 48	Резонанс
13	9, 5	3, 5	0, 16	3, 5	0, 21	3, 5	0, 44	Биения
14	22	3, 25	0, 15	3, 0	0, 20	3, 0	0, 38

 

Из сравнения данных в таблицах 3 и 4 следует, что переворот катушки на 180 градусов не привёл к существенным изменениям частоты и амплитуды колебаний контура при отсутствии трубки внутри катушки. А вот вдвигание заземлённой трубки со стороны индуктора внесло существенные изменения в лучшую сторону. Это хорошо видно на графиках зависимости амплитуды от частоты, которые приведены на рисунке 20.

Из графиков следует, что наиболее равномерную амплитуду даёт разрядный конденсатор ёмкостью 500 Пф.

 

2.3.3. К сожалению, в таблицах отражается только амплитуда начального импульса и частота, и не видна форма сигнала в катушке. А форма сигнала при величине разрядной ёмкости 500 пф на конечном участке графика быстро затухает.

В п. 1.2.5. первого раздела мы оценили длительности сигналов в индукторе для различных разрядных ёмкостей:

- для ёмкости 100 пФ – 70 нс, что соответствует частоте 14, 3 МГц;

- для ёмкости 200 пФ – 87, 5 нс, что соответствует частоте 11, 4 МГц;

- для ёмкости 500 пФ – 140 нс, что соответствует частоте 7, 1 МГц;

 

Рис. 20. Графики зависимости амплитуды сигнала на катушке от частоты.

 

Теперь обратим внимание на тот факт, что без заземлённой трубки, когда резонансная частота колебательного контура равна 9, 5 МГц, разрядные ёмкости 100 Пф и 200 Пф обеспечивают более высокую амплитуду сигнала, чем ёмкость 500 Пф, хотя передаваемая энергия в последнем случае больше. Это происходит потому, что длительности импульса в индукторе, в первых двух случаях, меньше периода сигнала в контуре, а в третьем случае – больше.

В нашем случае разрядная ёмкость 500 пФ – оптимальна с точки зрения равномерности начальной амплитуды сигнала. При вдвигании трубки в катушку, рост амплитуды сигнала, при сокращении длительности импульса в индукторе относительно его периода, компенсирует уменьшение добротности в контуре от увеличении его ёмкости. Если взять ёмкость 1000 пФ, график для неё лежит ниже графика для 500 пФ, имеет горб на частоте 7 МГц, и завал на высших частотах. Поскольку наша задача – совместить резонансы в интервале низких частот из графика, этот вариант представляется наиболее целесообразным. На пониженных частотах, при использовании разрядной ёмкости 500 пФ сигнал в катушке затухает более медленно.

Но вообще на этот момент следует обратить внимание:

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: