Блок конденсаторов переменнойЕМКОСТи Советский патент 1981 года по МПК H01G5/14 

1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоэлектронной промьаиленности.

Известен блок прямоемкостных конденсаторов движкового, типа, содержащий пакет пластин прямоугольной формы и подвижные электроды 1,

Недостатком этого блока является возможность точного сопряжения контуров супергетеродинного приемника не более, чем в трех точках.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является блок конденсаторов переменной емкости , содержащий пакеты лодвижных , электродов, выполненных в виде пластин прямоугольной формы, пакеты неподвижных электродов.и два основания для размещения электродов f2,

Однако при использовании его для сопряжения частот двух контуров LC гетеродинного приемника понадобится применение параллельно-лоследовательной комбинационной, схемы соединений с конденсаторами постоянной емкости. Такая схема соединения не обеспечивает достаточной линейности характеристик прямочастотных конден саторов и сможет обеспечить точное сопряжение контуров не более, чем

в трех точках диапазонов . Кроме того, недостатками блока конденсаторов являются наличие паразигнпх емкостей между торцовыми частями пластин подвижных и неподвижных оокладок, ухудшающих линейность частотных характеристик; большие размеры блока, обусловленные применением пластин неподвижных обкладок треугольной формы, сравнительно с размерами других известных конденсаторов; сложность настройки радиоприемников прямого усиления и особенно сопряжения по частоте контуров супергетеродинных приемников.

Цель изобретения- повышение линейности частотных характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что в блоке конденсаторов переменной емкости, содержащем подвижные электроды, выполненные в виде пакета пластин прямоугольной формы, неподвижные электроды и два основания для размещения электродов одно из оснований снабжено гребнем и боко.выми стенками, а второе - пазом и выступающими полками, причем неподвижные электроды выполнены в виде пакета пластин трапецеидальной формы и установлены на основании

с возможностью шарнирного перемещения, а одна из пластин пакета каждого из подвижных электродов выполнена с прямоугольным выступом.

На фиг, 1 изображен блок конденсаторов переменной емкости, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - принципиальная электрическа я схема одной секции блока конденсаторов переменкой емкости; на фиг. 5 - схема образования начальны и конечных емкостей двух секций конденсаторов и совмещенный график зависимости частот контуров LC супергетеродинного приемника от величины перемещения подвижных электродов.

Блок конденсаторов переменной емкости содержит основание 1 для установки неподвижных электродов 2, представляющее собой желоб прямоугольного сечения с плоским днищем 3, противолежащими боковыми стенками 4 и 5 и центральным гребнем 6. На днище 3 вдоль и симметрично по обе стороны от гребня 6 посредством винтовой оси 7 и втулки 8 с внутренней резьбой шарнирно установлены и отрегулированы по высоте неподвижные электроды 2.

Каждый иа неподвижных электродов 2 представляет собой пакет плоских трапецеидальной формы пластин 9, установленных с помощью винтов 10 и 11 на основании 12, несущем на себе втулку 8. Для изменения углов наклона каждого из неподвижных электродов 2 в горизонтальной плоскости (плоскости пластин) в боковых стенках 4 и 5 основания 1 ввернуты винты 13 и 14, упирающиеся своими торцами в плечи изолирующего основания 12.

Для установки подвижных электродов 15 блок конденсаторов имеет основание 16 Т-образного сечения с пазом 17 и выступающими полками 18 и 19.

Каждый из подвижных электродов, носителем которых является основание 16, представляет собой пакет из плоских прямоугольных пластин 20, установленных с помощью винтов 21 и 22 вдоль и симметрично, по обе стороны от паза 17.

Одна из пластин 20.в каждом пакете пластин имеет .выступающую,-; прямоугольну 6 насть выполняющую роль компенсирующего электрода. Основание 1, с установленными на нем неподвижными электродами 2, и основание 16, с установленными на нем подвижными электродами 15, сочленены собой посредством скользящей пары гребня б и паза 17 так, что края полок 18 и 19 свободно покоятся .на торцовых частях стенок 4 и 5.

Механическое соеддинение оснований 1 и 16 осуществ.пяется с пог.ющью ведущего винта 24, проходяще1о через отверстия в стойках 25 и 26, установленных на основании со стороны торцов гребня 6, и продольное отверстие в основании 16 с его резьбовой частью 27. Продольная фиксация ведущего винта 24 осуществляется с помощью пружин 28 и 29, выполненных в виде отрезков стально проволоки, уложенных в кольцевые выточки винта 24 и защемленных под отгибными скобами 30 и 31 на стойках 25 и 26.

Чередование пластин 20 и 9 подвижных и неподвижных электродов по высоте и установка зазоров между ними в каждом конденсаторе блока осуществляется с помощью винта 7. Неподвижные электроды 2 в параллельной пластинам плоскости, зафиксированы контргайкой 32.

Взаимная параллельность пластин 9 и 20 в конденсаторах блока обеспечивается скользящей посадкой поло 18 и 19 на торцы боковых стенок 4 и 5. Фиксация от взаимного перемещения пластин 9 и 20 в поперечном направлении обеспечивается скользящ посадкой паза 17 на гребень 6.

Каждый конденсатор 33 блока конденссьторов переменной емкости вместе с конденсатором 34 постоянно емкости и подстроечным конденсатором 35 образуют секцию прямочастотн конденсаторов (фиг. 4).

Параллельное присоединение к переменным конденсаторам блока конденсаторов 34 и 35 предназначено для образования начальных и конечных емкостей секций, заданная величина которых опреде.пяется из соотношения

IB iu

ст

(1)

где fо,f - верхняя и нижняя частоты

диапазона перекрытия; C-fC.-,- максимальная и минимальСт iCC/

ная емкости секции кон денсаторов. .

При этом минимальная начальная емкость GCOсекции, составленная начальными емкостями конденсатора блока и емкостями конденсаторов 34 и 35, в целях обеспечения линейности частотной характеристики, выбрана равной

0.08:1 5 дЛп-О

С

(2)

00где правая часть (2) представляет собой известную в технике формулу многослойного конденсатора из п 5 пластин, образующих площадь взаимHoro перекрытия пластин по формуле треугольника с площадью S (abc); d - расстояние между пластинами; о.обнеВдгАп--) где 5д2 площадь треугольника аЬ составленная треугольником S и трапецией , образующей максимальную зону перекрытия пластин 9 и 20 конденсатора блока. Выполнение условия, записанного формулой (3), и образование зоны взаимногоперекрытия лластин 9 и 20 по форме трапеции обеспечивают получение частотной характеристики каждой секции конденсаторов вида Uo+ei и связь коэффициента перекрытия п частоте с элементами зоны взаимно перекрытия конденсаторов блока К f-f--. где f( текущее значение частот для секции конденсаторо величина перемещения подвижного электрода; а,Ь -меньшее и большее основания трапеции в зоне взаимного перекрытия пластин 9 и 20. Образование емкостей двух секци конденсаторов с различными коэффициентами перекрытия по частоте поя няется рисунками и совмещенными гр фиками f(K) (фиг. 5) и схемой (фиг Из схемы образования начальных и конечных емкостей секций конден саторов (фиг. 5) видно, что треугольник abc (а Ь с ) совместно с трапецией (с Ь Ь, ) образуют треугольник аЬ, с , (а ь, ) , гд а(а ) - основание треугольника аЬ (а Ьс) и верхнее основание трапе ции сЬЬ, с, (с ь Ъ ) , лежащей межд осью ОХ перемещения подвижного эле трода и вертикальными линиями Г-1 и 1Г-1Г; b(b) - нижнее, .большее, основание той же трапеции; h (h) высота треугольника аЬ.с (а Ь с ) равная начальной условной координа XQ подвижного электрода; h-( h-f) высота трапеции, равная максимальной величине 6р перемещения подвиж ного электрода. Согласно (1) начальная емкость секции, составленная емкостями конденсаторов 33-35 0,08-1 ei ah ( ,.c -K ( Ссо с„ с;+с; + с; O..j-1 где С„(С;) емкость конденсатора переменной емкости,обусловленная наличием взаимного перекрытия пластин 9 и 20 в зоне 1 регулировок подвижного электрода левее вертикальной линии Г-1 (фиг. 5) ; С(с) - емкость компенсирующего электрода, образованная наличием взаимного пе рекрытия компенсирующего электрода 23 с пластиной 9,площадь,лежащая справа от линии I 1-Г (фиг. 5). С (С ) ,Cp(cJ) - емкости конденсаторов 34 и 35, подключенных параллельно конденсаторам переменной емкости. Устройство работает следующим образом. В исходном положении подвижные электроды конденсаторов блока находятся в левом крайнем положении, при котором их правые кромки совпадают с линией Г-1 (фиг. 5). Каждый из конденсаторов блока имеет начальную емкость Сн(С|1|) и начальную, максимальную емкость Сц(Сц) компенсирующего электрода 23. Начальные емкости секций конденсаторов соответствуют величинам, записанным формулами (6) и (7) . Эти емкости отнесены к условным начальным координатам х, х, подвижных электродов, отсчитанных от вершины а(а) треугольников abc и а Ьс , Им соответствуют f g и f верхние частоты диапазона перекрытия. При перемещении подвижных электродов вправо, за счет приращения площадей взаимного перекрытия пластин 2.0 и 9 возрастают суммарные емкости секций конденсаторов. Одновременно с изменением периметров площадей взаимного перекрытия, пластин 20 и 9 появляются паразитные емкости между их торцги ш. Возрастание суммарных емкостей за счет паразитных емкостей компенсируется равным уменьшением емкости.компенсирующего электрода. При нахождении подвижного электрода в точке х(х) оси ОХ (ОХ ), емкость первой секции конденсаторов определяется величиной KQd.-x,

аналогично

(9)

С , К

На основании теоремы подобия треугольников (6) и (7) равнозначно представляются в виде

с.КоаГ7Т. ()

0,081 е () b

.(11) где KO -f-grrhVT;-)

аналогично /

.

12

к- ()У

(13)

2 ер)

где

Из (10) и (12) видно, что во всем диапазоне перемещений емкости обеих секций конденсаторов пропорциональны квадратам координат подвижных электродов х и х , отсчитанных от начал осей ОХ и ОХ , совпадающих с вершинами а и а , треугольников аЬс и а ь с (фиг. 5) .

Частотные характеристики секций конденсаторов определяются следующим образом

-(

Кч

21.1П:,-с х;

1(14)

ел (15)

(16) 07)

Иэ (14) и (16) следует, что частотные характеристики обеих секций конденсаторов линейны и обратно пропорциональны, значениям координат х и ,в выражении (4) текущая координата х заменена равнозначной суммой ХР+ Р,

Заменой в (10) и (12) аргументов х(х|.) на а(а|) можно получить эквивалентные выражения емкостей

,af и С.к;(а)г (i8)

удобные для определения связи между элементами зоны взаимного перекрытия и заданными высшей и низшей частотами диапазона. Для конечных положений подвижных электродов на основании (18) получим

, CCT. (19) и аналогичнр

(а )2, Ср к , (Ь)-2 (20)

Тогда коэффициенты перекрытия по частоте, как и было показано форпрел€.м1яет ;я cooTtionionHH1 ,-.

-|Ь Ь --

ся

л1а

2.{i:

(21)

со

Ь

«

(22)

Таким образом, коэффициенты перекрытия конденсаторов переменной емкости, при выполнении условия (1) могут быть однозначно заданы соотношениями оснований трапеций, образующих зоны взаимного перекрытия, между начальной х и конечной X координатами.

В верхней части рисунка (фиг.5) приведены совмещенные, графики, отображающие использование, линейных свойств зависимостей (14) и (15) секций конденсаторов для точного сопряжения контуров гетеродина со входным контуром супергетеродинного приемника во всех точках принимаемого диапазона.

На графика; (фиг. 5)

fyg (6) ffg () - зависимости частот гетеродинного и входного контуров ЙС от величины перемещения б подвижных электродов

f (р| -

±цет1е - ;г;7ё 1 (рк ---

.

uf - промежуточная частота приемника, численно равная разнице

Л ft,e,(e) -fg)((e) const (24) в силу отмеченной линейности характеристик зависимостей (14) и (15) величи.на постоянная во всем диапазоне р перемещений подвижных электродов и принимаемых частот f g вх °

«вх

Сопряженные таким .образом контура

обеспечивают одинаковую возможность приема сигнгша любой радиостанции, лежащей в диапазоне частот приемника, ерли она имеет достаточную для этого мощность.

Формула изобретения

Блок конденсаторов переменной емкости, содержащий подвижные электроды, выполненные в виде пакета пластин прямоугольной формы, неподвижные электроды и два основания для размещения электродов, о т л и ч а ю1Ц и и с я тем, что, с целью повышения линейности частотных характеристик, одно из оснований снабжено гребнем и боковыми стенками, а второе - пазом и выступающими полками, /1ричем неподвижные электроды выполнены в виде пакета пластин трапецеидальной формы и установлены на основании с возможностью шарнирного перемещения, а одна из пластин пакета

каждого из подвижных электродов выполнена с прямоугольным выступом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Малогабаритная аппаратура. Справочник. Киев, Наукова думка 1972, с. 55-56.

2. Авторское свидетельство СССР № 5591И, кл. G 01 D 5/24, 1977 (прототип).

/ , / 8 / / /Л J Г щ 7 2 52 4Z.I

Ж / 7

//70

12 8

/3 / ,7, л 94

,

Фиг.З , 2S , Фиг.