Дроссель на схеме


что такое, для чего нужен и как работает

Что такое дроссель? Как отличить от резистора или трансформатора? Как правильно подключить и зачем вообще это делать? Всё самое интересное далее в статье!

Дроссель в электрике

Дроссель в электрике

Это особый вид катушек индуктивности. Его особенность заключается в том, что он может удерживать в течение некоторого времени токи из определённого диапазона частот. Механизм срабатывания действует быстро, что позволяет пропускать только нужный сигнал.

Это предотвращает ситуацию, при которой напряжении в сети резко меняется. Чтобы повысить уровень безопасности и стабильность работы, дроссель ставят в цепь обязательно. Разберем пропускной диапазон, виды, принцип работы более подробно.

Для чего нужен дроссель

Виды дросселей

Дроссель используется вместо последовательного резистора, потому что обеспечивает лучшую фильтрацию (меньше остаточной пульсации переменного тока на источнике питания, что означает меньшее гудение на выходе усилителя) и меньшее падение напряжения. «Идеальный» индуктор будет иметь нулевое сопротивление постоянному току. При использовании резистора большего размера, вы быстро достигаете точки, где падение напряжения возрастает до пиковых величин, и, кроме того, «провал» питания становится значительным, потому что разность токов между полной выходной мощностью и холостым ходом может быть немалой, особенно в усилителе класса AB.

Существует две распространенные конфигурации источника питания: конденсаторный вход и дроссельный вход. Входной фильтр конденсатора не обязательно должен иметь дроссель, но для дополнительной фильтрации тот необходим. Источник питания дросселя по определению обязан оснащаться дросселем.

Источник питания с дросселем

На входе конденсатора будет конденсатор фильтра, следующий непосредственно за выпрямителем. Тогда он может иметь или не иметь второго фильтра, состоящего из последовательного резистора или дросселя, за которым следует другой конденсатор. Сеть «колпачок – индуктор – колпачок» обычно называется сетью «пи-фильтр». Преимущество входного фильтра конденсатора заключается в более высоком выходном напряжении, но он имеет более низкое регулирование напряжения, чем входной фильтр дросселя.

Источник питания дросселя будет иметь дроссель, следующий сразу за выпрямителем. Основное преимущество входного питания дросселя – лучшее регулирование напряжения, но за счет гораздо более низкого выходного напряжения. Входной фильтр дросселя должен иметь определенный минимальный ток, протекающий через него для поддержания регулирования.

Дроссель в собранном приборе

Пример:

Разница напряжений между двумя типами фильтров может быть довольно большой. Например, предположим, что у вас есть трансформатор 300-0-300 и двухполупериодный выпрямитель.

Если вы используете конденсаторный входной фильтр, вы получите максимальное напряжение постоянного тока без нагрузки в 424 вольт, которое снизится до напряжения, зависящего от тока нагрузки и сопротивления вторичных обмоток.

Если вы используете тот же трансформатор с входным фильтром дросселя, пиковое выходное напряжение постоянного тока будет составлять 270 В и будет гораздо более строго регулироваться, чем входной фильтр конденсатора (меньше перемен напряжения питания с изменениями тока нагрузки).

Как работает дроссель

Дроссель

Во всех переключающих регуляторах индуктор используется в качестве устройства накопления энергии. Когда полупроводниковый переключатель включен, ток в индукторе увеличивается и энергия накапливается. Когда выключатель выключается, эта энергия высвобождается в нагрузку. Количество накопленной энергии определяется как Энергия = ½L·I 2 (Дж)

Где L – индуктивность в Генри, а I – пиковое значение тока индуктора.

Величина, на которую ток в катушке индуктивности изменяется во время цикла переключения, называется пульсирующим током и определяется следующим уравнением:

V l = L·di / DT

Где V l – напряжение на катушке индуктивности, di – ток пульсации, а DT – длительность, в течение которой подается напряжение. Отсюда видно, что значение пульсационного тока зависит от значения индуктивности.

Для понижающего преобразователя выбор правильного значения индуктивности важен для получения приемлемых размеров индуктивности выходного конденсатора и достаточно низкой пульсации выходного напряжения.

Ток индуктора состоит из компонентов переменного и постоянного тока. Поскольку компонент переменного тока является высокочастотным, он будет проходить через выходной конденсатор, который обеспечивает низкий ВЧ-импеданс. Это создаст пульсации напряжения из-за эквивалентного последовательного сопротивления конденсатора (ESR), которое появляется на выходе понижающего преобразователя. Это пульсирующее напряжение должно быть достаточно низким, чтобы не влиять на работу цепи, которую поставляет регулятор.

Дроссель в собранной схеме

Выбор правильного пульсирующего тока также оказывает влияние на размер индуктора и выходного конденсатора. Этот конденсатор должен иметь достаточно высокий номинальный ток пульсации, иначе он перегреется и высохнет. Чтобы получить хороший компромисс между размерами индуктора и конденсатора, вы должны выбрать значение пульсационного тока от 10 % до 30 % от максимального тока нагрузки. Это также подразумевает, что ток в катушке индуктивности будет непрерывным для выходных токов, превышающих 5–15 % от полной нагрузки.

Вы можете использовать индукторы понижающего преобразователя в непрерывном или прерывистом режиме. Это означает, что ток индуктора может течь непрерывно или падать до нуля во время цикла переключения (прерывистый). Однако работа в прерывистом режиме не рекомендуется, так как это делает конструкцию преобразователя более сложной. Выбор пульсирующего тока индуктивности менее чем в два раза ниже минимальной нагрузки обеспечивает работу в непрерывном режиме.

При подборе индуктора для понижающего преобразователя, как и для всех переключающих регуляторов, вам необходимо определить или рассчитать следующие параметры:

  • максимальное входное напряжение;
  • выходное напряжение;
  • частоту переключения;
  • максимальный ток пульсации;
  • рабочий цикл.

Например, для понижающего преобразователя выберем частоту переключения 200 кГц, диапазон входного напряжения 3,3 В ± 0,3 В и выход 1,8 В при 1,5 А с минимальной нагрузкой 300 мА.

Дроссель в блоке питания

Для входного напряжения 3,6 В рабочий цикл будет:

D = V o / V i = 3,6 / 1,8 = 0,5

Где V o – выходное напряжение, а V i – входное напряжение.

Напряжение на индуктивности:

V l = V i – V o = 1,8 В, когда переключатель включен;

V l = – V o = –1,8 В, когда переключатель выключен.

При выборе пульсирующего тока 600 мА необходимая индуктивность: L = V l. Dt / di = (1,8 × 0,5 / 200 × 103 ) / 0,6

L = 7,5 мкГн

Чтобы разрешить некоторый запас, вы должны выбрать значение 10 мкГн. Это дает номинальный пиковый ток пульсации 450 мА. В готовом проекте это можно рассматривать как выходное пульсирующее напряжение 0,45 × ESR выходного конденсатора.

Как измерить индуктивность дросселя мультиметром

Ламповый усилитель с дросселем

Любое проводящее тело обладает определенной конечной индуктивностью. Эта индуктивность является внутренним свойством проводящего тела, и она всегда одинакова независимо от того, находится ли этот проводник или устройство под напряжением в электрической цепи или хранится на полке склада.

Индуктивность прямолинейного сегмента может быть значительно увеличена путем намотки его в виде спиральной катушки, после чего магнитные поля, установленные вокруг соседних витков, объединяются, создавая одно более сильное магнитное поле. Индуктивность катушки зависит от квадрата суммы числа витков.

Индуктивность катушки также значительно увеличивается, если та построена вокруг сердечника, который состоит из материала, имеющего высокую проницаемость для магнитного потока. (Поток – это произведение среднего магнитного поля на величину перпендикулярной области, которую он пересекает. Поток в магнитной цепи аналогичен току в электрической цепи.) Это ситуация в силовых трансформаторах, принадлежащих коммунальным предприятиям, и других катушках, предназначенных для работы на 50 или 60 Гц. Индуктивные эффекты более выражены на более высоких частотах, поэтому для ВЧ-индуктора обычно достаточно воздушного сердечника.

Воздушный сердечник

Одно из определяющих качеств катушки состоит в том, что при снятии приложенного напряжения, прерывая ток, магнитное поле разрушается, и электрическая энергия, ранее использованная для создания магнитного поля, внезапно возвращается в цепь. Это просто проявление того факта, что магнитное поле и проводник, движущиеся относительно друг друга, вызывают поток тока в проводнике.

Скорость изменения тока в катушке индуктивности пропорциональна приложенному к ней напряжению, определяемому известным уравнением:

V = L dI / dt

Где:

  • L – индуктивность в Генри;
  • V – напряжение, I – ток;
  • t – время.

Подобно конденсатору и в отличие от резистора полное сопротивление индуктора зависит от частоты. Импеданс – это векторная сумма сопротивления (когда и если в цепи есть резистор или эквивалент) и индуктивного или емкостного сопротивления.

В конденсаторе более высокая частота соответствует более низкому емкостному сопротивлению. В индукторе более высокая частота соответствует более высокому индуктивному сопротивлению.

Катушка не оказывает противодействия потоку постоянного тока, за исключением:

  • небольшого сопротивления из-за большой емкости провода;
  • мгновенного индуктивного сопротивления при первом включении катушки из-за работы, необходимой для установления магнитного поля. (В течение времени нарастания постоянный ток по существу переменный.)
Ламповый усилитель

Уравнение для емкостного сопротивления:

X C = 1 / 2πfC

Где X C = емкостное сопротивление в омах; f = частота в герцах; C = емкость.

Уравнение для индуктивного сопротивления:

X L = 2πfL

Где X L = индуктивное сопротивление в омах; f = частота в герцах; L = индуктивность.

Эти уравнения «симметричны». Один является зеркальным отражением другого, различие заключается в роли, которую играет частота. В емкостном сопротивлении f находится в знаменателе, а в индуктивном сопротивлении – в числителе. Емкостное и индуктивное реактивное сопротивление, а также общий импеданс выражены в омах как сопротивление постоянному току, и они полностью соответствуют закону Ома при том понимании, что эти свойства меняются с частотой.

Как обозначается дроссель на схеме

Условные обозначения:

Условное графическое обозначение дросселей

Из чего состоит дроссель

Элементы:

  • катушка;
  • провод, намотанный на сердечник;
  • магнитопровод.

Есть схожесть с трансформатором, но слой обмотки всего один. Такая конструкция помогает стабилизировать сеть, а также исключить шанс резкого скачка напряжения.

Как подключить дроссель

Схема подключения очень простая и представляет собой цепь последовательно соединённого дросселя и самого устройства ДРЛ 250. Подключение идёт через сеть 220 вольт и работает при обычной частоте. Поэтому их без труда можно поставить в домашнюю сеть. Дроссель работает как стабилизатор и корректировщик напряжения.

Схема подключения дросселя

Как отличить резистор от дросселя

По внешнему виду: от резисторов отличаются обычно толщиной (дроссели толще), от конденсаторов – неправильной формой «капельки».

Более точный способ – сопротивление. У дросселя оно почти нулевое.

Таблица с маркировкой:

Серебряный  0,0110
Золотой  0,15 %
Черный 0120 %
Коричневый1110 
Красный22100 
Оранжевый331000 
Желтый44  
Зеленый55  
Голубой66  
Фиолетовый77  
Серый88  
Белый99  
 1-я цифра2-я цифраМножительДопуск

Чем отличается дроссель от трансформатора

Наглядная схема трансформатора

Трансформатор оснащён несколькими мотками и меняет величину напряжения. Дроссель имеет одну обмотку и уравнивает пульсации постоянного тока (не пропускает переменную часть дальше в сеть).

Как рассчитать дроссель на ферритовом кольце

Дроссель на ферритовом кольце

Индукторы обычно указываются с двумя номиналами тока: непрерывный (Irms) и пиковый (Isat). Irms обычно указывается как постоянный ток, вызывающий повышение температуры индуктора на 40 °C. Isat – это пиковый ток, который вызывает определенный спад индуктивности – определяется как процентное уменьшение от значения разомкнутой цепи и может варьироваться от 5 % до 50 %. Эти номиналы тока являются руководством к характеристикам индуктора. Фактический максимальный рабочий ток будет зависеть от применения. Учитывая это, необходимо проверить ряд факторов, чтобы обеспечить правильный выбор индуктора.

Во-первых, важно посмотреть, как индуктивность «падает» с увеличением тока. Для таких материалов, как железный порошок, порошок пермаллоя молибдена (MPP), сендуст и аморфный порошок, которые используют распределенный воздушный зазор, спад индуктивности начинается при очень низких уровнях тока и продолжается почти линейным образом при увеличении тока. Если используется ферритовый материал, любое постепенное изменение индуктивности затопляется большим зазором, который необходимо ввести для накопления энергии. В результате индуктивность резко падает в точке насыщения всего ядра. До достижения этой точки индуктивность остается практически постоянной.

Пускорегулируещие устройство для ламп

Для материалов с ферритовым сердечником пиковый ток обычно указывается для снижения индуктивности от 10 % до 30 % от значения разомкнутой цепи. Работа при более высоких уровнях тока не рекомендуется, так как индуктивность быстро упадет до низкого уровня. Однако для порошкообразных материалов максимальный ток может быть задан при любом спаде до 50 % при работе за пределами возможной, если индуктор не перегрелся.

Как рассчитать дроссель для импульсного блока питания

Регуляторы напряжения на материнской плате

Высококачественные мультиметры часто включают емкостный режим. Чтобы сделать это измерение, просто исследуйте выводы тестируемого устройства. В целях безопасности и точности может потребоваться разрядка устройства с высокой емкостью, такого как электролитический конденсатор, с использованием разумного сопротивления в течение соответствующего промежутка времени. Шунтирование с помощью отвертки не является хорошей практикой, потому что электролит может быть пробит из-за сильного тока, не говоря уже о вспышке дуги в больших единицах. После разряда проверьте, измерив напряжение.

Можно ожидать, что конденсаторы, протестированные с помощью мультиметра в емкостном режиме, будут показывать значения ниже на целых 10 %. Эта точность достаточна для многих применений, таких как цепь запуска для электродвигателя или для фильтрации источника питания. Большая точность достигается путем проведения динамического теста. Одной из стратегий точного измерения является создание схемы, преобразующей емкость в частоту, которую затем можно определить с помощью счетчика.

Схема с дросселем

Для измерения индуктивности устройства, собственной индуктивности цепи или более распространенной распределенной индуктивности прибор LCR является предпочтительным инструментом. Он подвергает тестируемое устройство (надлежащим образом разряжается и изолируется от любых окружающих цепей, которые могут запитать его или создать нерелевантный параллельный импеданс) переменному напряжению известной частоты, обычно одно среднеквадратичное значение на один килогерц. Измеритель одновременно измеряет напряжение и ток через устройство. Из соотношения этих величин он алгебраически рассчитывает импеданс.

Впоследствии усовершенствованные измерители фиксируют фазовый угол между приложенным напряжением и результирующим током. Они используют эту информацию для отображения эквивалентной емкости, индуктивности и сопротивления рассматриваемого устройства. Счетчик работает в предположении, что емкость и индуктивность, которые он обнаруживает, существуют в параллельной или последовательной конфигурации.

Фильтр питания

Конденсаторы имеют определенное количество непреднамеренной индуктивности и сопротивления в результате их выводов и пластин. Точно так же индукторы имеют некоторое сопротивление из-за своих выводов, и они обладают определенной емкостью, потому что их клеммы приравниваются к пластинам. Аналогично резисторы, а также полупроводники на высоких частотах приобретают емкостные и индуктивные качества.

Как правило, счетчик предполагает, что подразумеваемые устройства включены последовательно, когда он выполняет измерения LR. Аналогично предполагается, что они параллельны, когда проводятся измерения CR, из-за последовательной геометрии катушки и параллельной геометрии конденсатора.

Где дроссель

Обмен - это забота!

Синфазные текущие подозрения

Различные испытания почтенной двухполосной антенны N9TAX линейной лестницы J показывают, что коаксиальный кабель сильно нагревается на УВЧ. Пришло время оценить это поведение в лаборатории.

Жертва

Да, это вызвало у меня слезы, но я вырезал ферритовый дроссель из моей антенны MURS / GMRS N9TAX ‘Slim Jim’ J для измерения затухания синфазного сигнала, которое он обеспечивает. На следующем рисунке показан феррит с его коаксиалом и аналогичной длиной RG-58 для сравнения.

Рисунок 1 - Коаксиальный кабель RG-58 с дросселем и без него поставляется с антеннами Slim Jim от N9TAX.

Испытание гусеничного генератора

Портативный VNA был настроен для измерения S21 с использованием расположения бананов на рисунке 2.

Рисунок 2 - Тестовая установка S21 с использованием банановых штекеров. Медный провод обеспечивает более короткое соединение между портами, чем путь через разъемы VNA.

Прибор был настроен на диапазон от 10 до 500 МГц. В какой-то момент расстояние между контрольными точками становится значительной частью длины волны, но давайте посмотрим, как это происходит.

Испытание прямого куска RG-58

Я взял кусок RG-58 и использовал его для калибровки, чтобы мы получили приличное A / B сравнение коаксиального кабеля с и без феррита, используемого N9TAX. Калибровка завершена, коаксиальный кабель с ферритом был заменен на место.

Рисунок 3 - Калибровка S21 с использованием части коаксиального кабеля RG-58. Рисунок 4 - Тестируемый антенный дроссель Slim Jim N9TAX.

Удивительно, почему я не измеряю потери в коаксиальном кабеле через центральный проводник и экран? Синфазные токи обычно не включают в себя сбалансированные и противоположные токи внутри коаксиального кабеля и обычно проходят вдоль экрана на ВЧ и ОВЧ частотах.Так что на самом деле мы просто относимся к RG-58 как к проводу большого диаметра. Действительно, если заменить коаксиальный кабель медным проводом № 10, результаты будут такими же.

Результаты испытаний S21 ферритового дросселя N9TAX

На рисунке 5 показаны результаты ферритового теста со стрелками, выделившими значения в сегментах радиолюбителей ОВЧ и УВЧ.

Рисунок 5 - S21 ферритового дросселя питающей линии N9TAX Slim Jim

Поскольку простой коаксиальный кабель был также нашим калибратором, его передача зеленого цвета показывает хорошую плоскую линию от 10 до 500 МГц.Следует ожидать ослабления мощности, наблюдаемого через феррит в красном цвете. С логарифмической осью частот мы видим более сбалансированный уклон с обеих сторон с большей формой из учебника.

Рисунок 6 - S21 ферритового дросселя питающей линии N9TAX «Slim Jim»

Затухание феррита на 2 м

Феррит обеспечивает почти 90% затухания мощности для диапазона 2 м. Конечно, это может быть лучше, но это должно быть достаточно прилично, чтобы подавить «большинство» любых синфазных токов в линии питания, стимулируемых конструкцией антенны.Может ли это быть лучше? K9YC, конечно, так думает, но иногда «лучшее - враг хорошего».

Ферритовое затухание на 70 см (440)

Феррит по-прежнему обеспечивает более 50% ослабления мощности для верхнего конца 70-см полосы. Этого достаточно, чтобы управлять токами питающей линии? Возможно, а может и нет, но благоразумным среди нас следует носить выражения озабоченности, чтобы синфазные токи в линии питания, хотя и при мощности менее 1/2, не испортили совершенно хорошую диаграмму направленности антенны.

Но речь идет о «текущем» обычном режиме, верно?

Обратите внимание, что это измерение относительной мощности.2 * R и предполагается, что сопротивление 50 Ом. Вот и мы…

Рисунок 7 - Ток сквозь ферритовый дроссель питающей линии N9TAX «Slim Jim» Рисунок 8 - Ток сквозь ферритовый дроссель питающей линии N9TAX «Slim Jim»

Волнистая зеленая линия, конечно, показывает 100% по определению, но не совсем прямая, поскольку напоминание о том, что реальные данные часто имеют реальный шум и дают читателю некоторое представление о неопределенности данных. Как вы можете ясно видеть, неопределенность данных намного меньше, чем большие тренды, показанные тестируемым ферритом.

Помните, что эти данные НЕ измеряются датчиком тока. Он получен из измерений мощности S21.

Предполагается сопротивление 50 Ом?

Для таких испытаний мы можем предположить, что для расчетов импеданс системы составляет 50 Ом. В реальном мире отношение к власти будет немного другим. На многих диаграммах, которые вы найдете на этом сайте, я обобщил точки импеданса вдоль антенн, каналов и т. Д., Так как Hi и Lo Z, чтобы помочь поддерживать понятие импеданса, часто используется как относительный термин, а не как точная метрика.Мы должны помнить, что измерение мощности с помощью дросселя требует знания полного сопротивления для расчета тока.

Это только один пример ферритового дросселя

Какой ферритовый материал используется в продуктах N9TAX? Отправленное письмо с этим вопросом остается без ответа. По крайней мере, эти измерения помогают понять реальное поведение, поэтому нам не нужно больше догадываться.

Очень важно, чтобы пользователь антенны понимал, что существует множество разновидностей ферритового материала.В сочетании с тем, как вы применяете доступные ферритовые изделия, вы получаете конструкции, выгодные для определенных частотных диапазонов и областей применения. Ни одна феррито-строительная топология не подходит для всех частот и целей. K9YC отлично справляется с работой по различным рецептам и методикам, которые помогают пользователю антенны сделать осознанный выбор для конкретных обстоятельств. Я создал дроссель для антенны AHVD, используя его предложения, и он работает потрясающе хорошо. Рекомендуемое чтение…

Руководство Хэма по RFI, ферриту, балунам и аудиоинтерфейсу

Заключение

Феррит, используемый в этой антенне, подходит только для ОВЧ.Похоже, что он имеет некоторую полезность выше VHF, но вам понадобится более одного последовательно или применить другие продвинутые ферритовые методы. Учитывая вышеприведенные данные, трех последовательных для УВЧ может быть достаточно, чтобы равняться тому, что предусмотрено для УКВ.

Fair-Rite предлагает потенциально более прагматичную надежду благодаря материалу Type 61…

Круглый кабель Snap-Its (461164951)

Установите один из этих зажимов на 200-1000 МГц над стандартным ферритовым дросселем N9TAX, чтобы добавить на 300+ Ом более последовательное сопротивление синфазному току на УВЧ, и вы вполне можете иметь почти идеальную двухдиапазонную антенну.K9YC сказал бы, что вы должны стремиться к гораздо большему сопротивлению серии, и он, безусловно, прав. Вам решать, что достаточно для портативной антенны 2 м / 440.

Наслаждайтесь чтением подобных статей:

Обмен - это забота!

синфазных дросселей

Amateur Radio (G3TXQ) - Синфазные дроссели

В следующей таблице представлены результаты измерений импеданса, выполненных на различных реализации синфазного дросселя в диапазоне частот от 1 МГц до 30 МГц. Любительская частота распределения обозначены приблизительно вертикальными серыми полосами.

Цвета полос показывают величину полного сопротивления CM (синфазного режима); однако в зависимости по типу дросселя и типу ферритового материала, используемого для сердечника, этот импеданс может быть в основном резистивным, в основном реактивный или где-то посередине.Черные полосы внизу цветных полос обозначают диапазон частот, в которых сопротивление дросселя является преимущественно резистивным, то есть Rs> | Xs |. нет черные полосы показаны для воздушных дросселей, потому что их сопротивление почти полностью реактивное кроме очень маленькой полосы частот вокруг резонанса.

Реактивные дроссели имеют тот недостаток, что они могут «резонировать» с дорожкой полного сопротивления CM, которая также является реактивной, но противоположного знака - в некоторых случаи, фактически увеличивающие поток тока CM, а не подавляющие его; увидеть раздел в нижней части этой страницы для подробного объяснения.Резистивные дроссели имеют недостаток в том, что если они имеют недостаточное полное сопротивление, чтобы уменьшить ток CM до очень низкое значение, может быть значительное нагревание активной зоны.

Цель: выбрать дроссель с высоким сопротивлением и резистивным в интересующем диапазоне частот. Для мощных применений коаксиальный кабель RG400 может использоваться вместо RG58 с небольшим изменением импеданса дросселя.

Метод, который я использую для измерения сопротивления дросселя, показан ниже эта страница.

После проведения измерений для исходной диаграммы (выше) я провел дальнейшие измерения на комбинации по 5 ходов, 9 ходов, 12 ходов и 17 ходов на одном, 2-стопные и 4-стопочные, № 31, № 43, № 52 и № 61 "240-размера". Результаты можно увидеть здесь:

Помните, что хороший дроссель будет иметь высокое сопротивление и сопротивление в диапазоне частот, представляющих интерес.

Почему реактивные дроссели нежелательны

Давайте возьмем пример 20-метрового полуволнового диполя, установленного на 30 футов выше среднего уровня земли.Питается по коаксиальному кабелю RG213, который падает вертикально от диполя и чья оплетка заземлена на «Конец шака» к умеренно эффективному заземлению 20 Ом. Центральный проводник Коаксиальный кабель соединен с левой стороной дипольной ножки, а оплетка - с правой стороны.

В точке подачи ток, протекающий по внутренней поверхности оплетки, расколется - часть будет течь в правую дипольную ножку, а некоторые будут стекать по внешней поверхности оплетки, в зависимости от относительного импедансы двух путей.Сопротивление нашего коаксиального кабеля довольно велико - около 28 -200 Ом; емкостное реактивное сопротивление -j200 возникает из-за короткого замыкания электрической полуволны. EZNEC прогнозирует, что около 0,17А от общего 1А, введенного в точку подачи, будет следовать синфазному режиму путь оплетки, как показано справа

Но если мы теперь установим реактивный дроссель CM в точке подачи, и у него случится индуктивный реактивное сопротивление + j200Ω, мы отменим емкостное реактивное сопротивление пути оплетки и создадим достаточно низкий импеданс CM путь всего 28 Ом; ток оплетки затем поднимется до 0.64А - это Большая часть тока течет в точке подачи!

В этом примере индуктивное сопротивление + j200Ω, очевидно, является «наихудшим случаем», и вы бы не повезло, если дроссель был именно этим сопротивлением; но обратите внимание, что любое реактивное сопротивление дросселя между 0 и + j400 уменьшат полное сопротивление пути CM и, следовательно, увеличат ток оплетки - до некоторой степени.

Однако, если мы устанавливаем резистивный дроссель 200 Ом в точке питания вместо 200 Ом Индуктивным дросселем мы осуществим улучшение, как показано на третьей диаграмме.

По мере того, как мы меняем длину коаксиального кабеля, полное сопротивление пути оплетки изменяется. Когда коаксиальный кабель близко к четвертьволновой длине CM путь имеет высокое сопротивление и относительно небольшой ток течет вдоль косы, независимо от того, включаем мы дроссель или нет; когда это близко к половине длины волны длинные существенные текущие потоки, если мы не включаем дроссель. Но там нет длины коаксиала, где «невезучий» реактивный дроссельный импеданс не может усугубить ситуацию!

С многополосной антенной ситуация усложняется - на самом деле Реактивная заслонка, усугубляющая ситуацию как минимум на одной из полос, увеличивается.

Тем не менее, стоит отметить, что когда реактивная составляющая полного сопротивления тракта CM превышает +/- 1000 Ом там также может быть большой резистивный компонент; это означает, что реактивные дроссели могут по-прежнему вносить полезный дроссельный импеданс, если их реактивное сопротивление составляет несколько кОм.

В приведенной ниже таблице показан диапазон длины коаксиального кабеля от 20 до 70 футов для данной модели. без дросселя и с наихудшим индуктивным дросселем; он также показывает сопротивление, необходимое в резистивном дроссель, чтобы ток оплетки был на 30 дБ ниже уровня дипольного тока.

Длина коаксиала (футы) Ток оплетки (А) - без дросселя Ток оплетки (А) - индуктивный дроссель Сопротивление дросселя (Ω) для тока оплетки -30 дБ (0,03 А)
20 0,03 0,07 Дроссель не нужен
25 0,08 0,37 1200
30 0.17 0,64 1100
35 0,54 0,63 900
40 0,14 0,39 750
45 0,05 0,17 600
50 0,02 0.04 Дроссель не нужен
55 0,02 0,04 Дроссель не нужен
60 0,07 0,24 950
65 0,16 0,5 1000
70 0,55 0.56 950

Отметим, что:

  • Для всех длин коаксиала реактивный дроссель может увеличить ток CM, иногда очень важным фактором, если только он не имеет реактивного сопротивления в несколько кОм
  • Различные значения сопротивления дросселя необходимы для уменьшения тока оплетки, в зависимости от длины коаксиала

Мы заключаем, что резистивный дроссель с высоким значением является безопасным вариантом для всех сценариев.Мы тоже сделать вывод о том, что «Правила большого пальца», которые приравнивают требуемое сопротивление дросселя к некоторому кратному Сопротивление нагрузки в дифференциальном режиме несостоятельно.

Измерение полного сопротивления дросселя

В моих первых попытках измерения импеданса дросселя использовался векторный анализатор импеданса (AIM4170) с дросселем, напрямую соединенным с измерительным портом на землю. Однако это не идеально: очень высокие сопротивления дросселя находятся вне диапазона, в котором анализатор может быть точным, и, несмотря на тщательную калибровку плоскости измерения, анализатор всегда добавлял эквивалент нескольких пФ параллельных емкости; это значительно смещает собственную резонансную частоту дросселей с более высоким Q, таких как как те, которые намотаны на материале типа 61 или имеют воздушную сердцевину.

Оказывается, что более точные результаты могут быть получены путем измерения затухание, которое вводит дроссель при помещении между источником сигнала и нагрузкой. Так, например Вы можете установить дроссель последовательно между генератором сигналов и радиочастотным вольтметром; затем, зная выходную мощность генератора и показания радиочастотного вольтметра, можно сделать вывод о сопротивление дросселя. Однако это простое скалярное измерение ничего вам не скажет о дросселе комплексное сопротивление (его сопротивление и реактивное сопротивление), который, как мы имеем увиденное жизненно важно для полного понимания того, насколько хорошо оно будет работать.

К счастью, 2-портовый векторный сетевой анализатор может измерять как величину, так и фазу затухания, вызванного дросселем, и это позволяет нам полностью определить дроссель комплексное сопротивление. Я использую VNA2180 в расположении справа. Джиг обычно добавляет эквивалент 0,2pF или меньше параллельной емкости.

Порты VNA подключены к испытательному зажиму, содержащему два штекерных разъема BNC, установленных на небольшом кусок материала печатной платы; «зажимы крокодила», припаянные к центральным штифтам BNC, позволяют подключен в линию.

ВНА сначала калибруется с двумя закороченными зажимами. Тогда дроссель связан между клипы, и сканирование измерения VNA, сделанное между требуемыми частотами. Результирующая амплитуда S21 и данные фазы затем передаются в электронную таблицу для расчета сложное сопротивление дросселя. Вывод комплексного сопротивления дросселя из S21 Amplitude и фаза объясняется в эта заметка.

,

% PDF-1.6 % 282 0 объектов > endobj Xref 282 104 0000000016 00000 n 0000002450 00000 n 0000002608 00000 n 0000004763 00000 n 0000005355 00000 n 0000005524 00000 n 0000005698 00000 n 0000005874 00000 n 0000006050 00000 n 0000006226 00000 n 0000006396 00000 n 0000006570 00000 n 0000006746 00000 n 0000006918 00000 n 0000007094 00000 n 0000007270 00000 n 0000007444 00000 n 0000007618 00000 n 0000007794 00000 n 0000007970 00000 n 0000008146 00000 n 0000008324 00000 n 0000008500 00000 n 0000008674 00000 n 0000009309 00000 n 0000009615 00000 n 0000010352 00000 n 0000010823 00000 n 0000011135 00000 n 0000011606 00000 n 0000011629 00000 n 0000014132 00000 n 0000014155 00000 n 0000016291 00000 n 0000016314 00000 n 0000018541 00000 n 0000018564 00000 n 0000018595 00000 n 0000019089 00000 n 0000019252 00000 n 0000019797 00000 n 0000020089 00000 n 0000020607 00000 n 0000020678 00000 n 0000023023 00000 n 0000023046 00000 n 0000025578 00000 n 0000025601 00000 n 0000026228 00000 n 0000026259 00000 n 0000026420 00000 n 0000027713 00000 n 0000027736 00000 n 0000029054 00000 n 0000029077 00000 n 0000029164 00000 n 0000063752 00000 n 0000063815 00000 n 0000097903 00000 n 0000098016 00000 n 0000098176 00000 n 0000098312 00000 n 0000150394 00000 n 0000150528 00000 n 0000150753 00000 n 0000203514 00000 n 0000203819 00000 n 0000204419 00000 n 0000204498 00000 n 0000204677 00000 n 0000204774 00000 n 0000273368 00000 n 0000273447 00000 n 0000273742 00000 n 0000275217 00000 n 0000275306 00000 n 0000275419 00000 n 0000275579 00000 n 0000275678 00000 n 0000275777 00000 n 0000275910 00000 n 0000276070 00000 n 0000276157 00000 n 0000276270 00000 n 0000276436 00000 n 0000276495 00000 n 0000276565 00000 n 0000276635 00000 n 0000276706 00000 n 0000276777 00000 n 0000276848 00000 n 0000276919 00000 n 0000276990 00000 n 0000277061 00000 n 0000277132 00000 n 0000277204 00000 n 0000277276 00000 n 0000277348 00000 n 0000277420 00000 n 0000277492 00000 n 0000277564 00000 n 0000277630 00000 n 0000002749 00000 n 0000004740 00000 n прицеп ] >> startxref 0 %% EOF 283 0 объектов > / Контуры 215 0 р / Метаданные 280 0 R / Страницы 271 0 R / Тип / Каталог / PageLabels 268 0 R >> endobj 284 0 объектов 6Bap3 \ НПЧ # ɡt) / U (O = ~} QrmE & '& Rg5) / P -60 >> endobj 384 0 объектов > поток ,W4 "Q IZF + [r, 8Ni˳" _Lz⃦O & ѳgAw΍7i час ׁ о, _ag4aGG Z &? L9yhN # # * Vq. ک z} ǹ + vV] ܛ \ * ߿ u ۯ p-Dc 'ZwӑDc7ItGT; A ڢ KG5 (M | h & Ye

.

Смотрите также