Колебательный контур Советский патент 1985 года по МПК H03J3/22 

11 Изобретение относится к радиотехнике, а именно к колебательным контурам. Известно устройство, содержащее диэлектрический цилиндрический каркэс, на котором размещены обмотка катушки индуктивности и внешняя обкладка конденсатора переменной емкости. Перестраивающий элемент устройства выполнен в виде металлического цилиндра и одновременно выполняет функции внутренней обклад ки конденсатора и сердечника катушки индуктивности 1 J. Однако данное устройство имеет ограниченный диапазон перекрытия по частоте. Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности колебательный контур, содержащий диэлектрическое основание, механизм перемещения, первый подвижный диэлектри ческий цилиндрический каркас, на котором аксиально размещены первая обмотка катушки индуктивности и пер вая обкладка цилиндрического конденсатора переменной емкости, второй цилиндрический диэлектрический каркас, расположенный коаксиально относительно первого, на котором размещена вторая обмотка катушки индуктивности, включенная последовательно и согласно с первой, и тре тий диэлектрический цилиндрический каркас, жестко соединенньй с основанием на котором закреплены вторая обкладка цилиндрического конденсатора переменной емкости .. При вьгоеденном перестраивающем элементе контур настроен на низшую частоту. Конденсатор имеет максимальную емкость, которая определяе ся площадью второй обкладки конденсатора и величиной зазора между обкладками. Велчина максимальной индуктивно ти определяется по формуле + L 2 + fV-Ч ( 1 +К) , индуктивность первой обмо ки; L, - индуктивность второй обмо ки, к- - коэффициент связи между об мотками. Длина устройства определяется длиной обмотки катушки индуктивност (равной длине хода перестраивающег элемента) и приблизительно равна (где t - длина обмотки). Для перестройки колебательного контура в зазор между обмотками вводится третий диэлектрический цилиндрический каркас с металлическими кольцами 5 которые выполняют для внешней обмотки роль диамагнитного металлического сердечника, а для внутренней обмотки - роль диамагнитного металлического экрана. Одновременно при этом происходит уменьшение перекрытия электродов цилиндрического конденсатора переменной емкости. При полностью введенном перестраивающем элементе устройство имеет минимальные индуктивность и емкость. С целью получения постоянства сопротивления конденсатор и. катушка индуктивности имеют одинаковый коэффициент перекрытия. Для получения больших значений коэффициентов перекрытия по частоте (по емкости, и индуктивности) равнык 15-20 устройство должно иметь большие диаметры каркасов (более 80 мм) и малые зазоры между каркасами (0,5-1,0 мм)5 что приводит к значительному увеличению объема,резкому ухудшению электрических характеристик (уменьшение добротности обмоток из-за близкого расположения металлического экрана, снижение стабильности величины индуктивности) и снижению технологичности изделия при серийном производстве. Цель изобретения - уменьшение объема при одновременном улучшении электрических характеристик. Поставленная цель достигается тем, что колебательный контур, содержащий диэлектрическое основание, механизм перемещения, первый подвижный диэлектрический цилиндрический каркас, на котором аксиально размещены первая обмотка катушки индуктивности и первая oбkлaдкa цилиндрического конденсатора переменной емкости, второй диэлектрический цилиндрический каркас, расположенный коаксиально относительно первого, на котором размещена вторая обмотка катушки индуктив1ности, включенная последовательно и согласно с первой, и третий диэлектрический цилиндрический каркас, жестко соединенньй с основанием, на котором закреплена вторая обкладка цилиндрического конденсатора переменной емкости, снабжен дополнительной обмоткой катушки индуктивности, допол нительной обкладкой цилиндрического конденсатора переменной емкости и дополнительным трубчатым ферромагнитным сердечником, причем второй диэлектрический цилиндрический каркас жестко соединен с основанием при этом на наружной поверхности его аксиально размещена дополнитель ная обмотка катушки индуктивности, соединенная с второй обмоткой катуш ки индуктивности последовательно и встречно, а на его внутренней поверхности закреплена дополнительная обкладка цилиндрического конденсатора переменной емкости, соединенная с его второй обкладкрй, причем дополнительный трубчатый ферромагнитный сердечник и механизм перемещения закреплены внутри карка сов, а третий каркас выполнен с двумя продольными пазаг-т. На фиг. 1 схематически изображе Предлагаемый колебательный контур, настроенный на низшую резонансную частоту, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1i на фиг. 3-6 - взаимное расположение обмоток катушки индуктивности и обкладок конденсатора переменной емкости при fu и f фиг. 7 и 8 - третий каркас с обклад ками конденсатора. Устройство содержит неподвижный диэлектрический цилиндрический каркас 1 , на котором размещены обмот-г ки 2 и 3 катушки индуктивности. Между обмотками имеется зазор для з еньшения связи. На внутренней поверхности- каркаса аксиально закреппена неподвижная обкладка 4 цилиндрического конденсатора переменной емкости, выполненная в виде цилиндрической трубы с продольным разрезом из электропроводного диамагнитного металла. По торцам в каркас 1 установлены основания 5 и 6, .выполненньте из диэлектрика. Внутри каркаса 1 размещен подвижный диэлектрический цилиндрический каркас 7, на Ьоверхности которого аксиально размещены обмотка 8 катушки ннпуктивности и подвижная обкладка 9 цилиндрического конденсатора переменной.емкости, которая выполнена в виде цилиндрической трубы из электропроводного металла. Подвижный каркас 7 жестко связан с фасонным диском 10, в центральное резьбовое отверстие которого входит металлическая ось 11. Ось 11 в основании 5 закреплена при помощи стопорной шайбы 12. На основании 5 жестко закреплен диэлектрический каркас 13, вьтолненный в виде цилиндра с двумя продольными пазами. На основании 6 жестко закреплен трубчатый ферромагнитный сердечник 14. Металлические полуцилиндры, закреппенные на боковой поверхности каркаса 13, выполняют роль дополнительных обкладок 15 и 16 конденсатора и соединены с неподвижной обкладкой 4. При вращении оси 11 диск 10 перемещается вдоль оси по штангам 17 и 18. Подвижная обкладка 9 является низкопотенциальной и соединена с одним из выводов обмотки 8 и черея токосъем 19 и штангу 17 соединена с лепестком 20. Второй вывод обмотки 8 через токосъем 21 и штйнгу 18 соединен с лепестком 22. Обмотки 3,; 2 и 8 соединены последовательно, при этом обмотки 3 и 2 встречно, а обмотки 2 и 8 согласно. Возможно и другое соединение обмоток. Обкладки конденсатора могут быть выполнены в виде электропроводной пленки, напыленной на боковую поверхность диэлектрических каркасов. Устройство работает следующим образом. В крайнем левом положении диска 10 обкладка 9 конденсатора размещена в зазоре между обкладками 4 и 15 и 16. Конденсатор имеет максимальную емкость. Обмотка 8 находится внутри обмотки 2, обмотки включены согласно. Индуктивность катушки контура будет максимальной и.определяется ш фажеиием Ч«кс ц -/и + LJ-M. + )c|i(1-t-K) .L где Ц - индуктивность обмотки 2 j Lj - индуктивность обмотки 3, Ц - индуктивность обмотки 8; jU. - действующая магнитная проJ, ницаемость сердечника; , коэффициент связи между обмотками 2 и 8и Зи 8 , - диаметры каркасов 1 и 7. При этом положении диска 10 конур настроен на низшую частоту. В райнем правом положении диска 10

511

обкладка 9 размещается внутри обмотки 2, выполняя при этом роль немагнитного сердечника и экранируя магнитное поле, препятствуя проникновению его в сердечник. В результате магнитное поле внутри обмотки сосредотачивается в пространстве между витками катушки и экранирующим электродом (обкладкой 9). При этом обмотка 8 размещена внутри обмотки 3. Обмотки соединены последовательно и встречно.

Суммарная индуктивность катушки контура имеет минимальную величину. Которая определяется выражением

Ьд,,н - Ч -

х/(1-К) + L(I-K).

Конденсатор имеет минимальную емкость, которая определяется конструктивными элементами и может быть выполнена со значениями 6-12 пФ.

Контур настроен на высшую частоту.

В предлагаемой конструкции колебательного контура роль перестраивающих элементов выполняют обкладка 9 конденсатора переменной емкости и обмотка 8 катушки индуктивности. Оба элемента размещены аксиально на подвижном каркасе 7.

Образец предлагаемого колебательного контура -имеет коэффициент перекрытия по частоте К-23 на 30% больший, чем у устройства-прототипа.

При этом было достигнуто уменьшение объема в 4 раза при уменьшении длины и диаметра устройства,. Экспериментальный образец имеет при минимальной индуктивности катуш ку, у которой добротность в 5;3 раза больше, чем добротность катушки базового, образца при минимальном значении индуктивности, что объясняется увеличением отношения диаметров каркаса с обмоткой и немагнитного сердечника

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР, содержащий диэлектрическое основа ние, мезбанизм перемещения, первый подвижный диэлектрический цилиндри ческий каркас, на котором аксиально размещены первая обмотка катушки индуктивности и первая обкладкГа цилиндрического конденсатора переменной емкости, второй диэлектрический цилиндрический каркас, расположенный коаксиально относительно первого, на котором размещена вторая обмотка катушки индуктивности, включённая последовательно и Согласно с первой, и третий диэлектрический цилиндрический каркас, жестко соединенный с основанием, на котором закреплена вторая обкладка цилиндрического конденсатора переменной емкости, отличающийся тем, что, с целью уменьшения объема при одновременном улучшении электрических характерис;.тик, он снабжен дополнительной обмоткой катушки индуктивности, дополнительной обкладкой цилиндрического конденсатора переменной емкости и дополнительным трубчатым ферромагнитным сердечником, причем второй диэлектрический цилиндрический каркас жестко соединен с основанием, при этом на наружной поверхности его аксиально размещена дополнительная обмотка катушки инi дуктивности, соединенная с второй обмоткой катушки индуктивности последовательно и встречно, а на его внутренней поверхности закреплена дополнительная обкладка цилиндрического конденсатора переменной емкости, соединенная с его второй обкладкой, причем дополнительный трубчатый ферромагнитный сердечник и механизм перемещения укреплены внутри каркасов, а третий каркас выполнен с двумя продольными пазами.

т

15

Фиг.5 ffaKc (LiJUci-L3/Uc+2H}+i2ftfc фигМ

16

W

13

PU2.2

2

Ц

/ лf Y /Ti л N V y

Снакс; LMUKC; fnuH

елBi

Фиг.5

/

L