3. Экранирование узлов, блоков РЭА

3.1. Катушки, фильтры и трансформаторы

Экранирование индуктивных катушек осуществляется с помощью замкнутых металлических экранов цилиндр ческой или прямоугольной формы, изготавливаемых немагнитных материалов, таких как медь, латунь и ащ, миний.

Для колебательных контуров оконечных каскадов мощных передающих устройств преимущественно СД15 ДВ и низкочастотной части СВ и KB диапазонов в пеоб

ходимых случаях исполь-зуются экранированные помещения.

При конструировании экрана катушки приходится решать одну из двух задач:

по заданным размерам -каркаса катушки (Dk, /к) и начальной индуктивности Lo определять диаметр экрана Д (или длину стороны b квадратного сечения) и его длину /о (рис. 3.1);

ПО заданным размерам экрана Ds, h и начальной индуктивности Lo определять диаметр каркаса катушки Dk, ее длину /к и шаг намотки.

В обеих задачах дополнительно определяют число витков и диаметр провода <пр-

Решение задач основано на учете реакции экрана иа экранируемую катушку и возрастания потерь в нем вследствие вихревых токов, поглощающих часть колебательной энергии. Размеры экрана определяют исходя из того, что начальная индуктивность катушки может быть уменьшена не более чем на 5 ... 20% или что потери не должны превышать 0,5 ... 1,0% колебательной мош-ности. Обычно это достигается соответствующим выбором материала экрана и отношения Z)k/jD3=0,45 ... 0,6. Для стационарных условий мощных колебательных контуров чаще принимают Z)k/jD8<0.45.

Рис. 3.1. Катушка в цилиндрическом экране.

Чтобы обмотка находилась на одинаковом расстояний от боковых и торцевых стенок экрана, выбирают: для цилиндрического экрана

0.,-0к=1э-1к, (3.1)

для прямоугольного экрана с квадратным сечением

1,26-/)к=/э-/к. (3.2)

Затем при заданном Ас/>э находят D- и из (ЗЛ) длину 1з-

Индуктивность однослойной катушки Lq при размещении ее в экране уменьшается и может быть определена по одной из формул:

ULoL, L-Lo-IAL], (3.3)

где AL -приращение индуктивности; AL<0; Рь - коэффициент изменения индуктивности, определяемый по приближенной формуле [18]

(3.3)

Из формул (3.3) следует, что относительное уменьшение индуктивности составит

Так как добротность катушки без экрана Qo=aLo/Ro, то приращение добротности из-за изменения Lo, Ro будет

(3.6)

где AL/Lo - относительное изменение и.чдуктивности; AR/Ro - относительное изменение активного сопротивления.

Вносимое экраном в эквивалентную схему катушки индуктивности активное сопротивление с учетом поверхностного эффекта как показано в [14],

3 N71

AR=-

(3.6)

для низкочастотной зоны, когда поверхностным эффектом можно пренебречь,

где Da -диаметр экрана цилиндрической формы эквивалентный диаметр экрана прямоугольной форьц,. d - толщина экрана, см; о - электропроводность мате! риала экрана, (Ом-см)-; б - глубина проникновения см; - число витков катушки.

Сопротивление однослойной катушки без экрана, иа-мотанной проводом диаметром du при условии, 10% ]Г>5 [47],

0,Ь25Р NVf jp 3o

(3.8)

где / - частота, МГц; А, -диаметр катушки, см;

диаметр медного провода, см. J r>Ai Z Тогда относительное измене-

ние активного сопротивления при наличии экрана

При наличии вблизи ткатушки заземленного экрана к ее собственной емкости Со добавляется Рис. 3.2. Эквивалентная емкость относительно земли (эк-схема экранированной ка- рана). Эти емкости можно счи-тушки. тать сосредоточенными на кон-

цах катушки [13] (емкости Сю, Сго на рис. 3.2). При незаземленной обмотке емкость катушки

Соб=Со-1- СюСго/ (Сю-Ь Сго).

Допустив, что СюСго, получим Соб=Со--Сц)/2.

Если одни из концов катушки соединен с экраном, то емкость С20 оказывается замкнутой накоротко и общая емкость составит Co6=Co-bCio.

Таким образом, собственная емкость катушки в экране зависит от схемы ее включения и, как видно из рис. 3.2, при соединении одного конца обмотки с экра ном общая емкость Соб возрастает примерно на величину Сю/2 или С20/2 в зависимости от того, какая из этих емкостей меньше.

Пример. Пусть однослойная катушка диаметром £>„ = 5 см, длиной /н=3,5 см содержит iV=30 витков медного провода диаметром 0,1 см и заключена в замкнутый цилиндрический экран из мед»