Плоские катушки.

Рассчитывая катушки в программе Coil64, я обратил внимание, что там можно рассчитать параметры плоских катушек. А ведь такие катушки широко применяются сейчас, но изобретены они были целый век тому назад.

В 1921 году  австралиец Charles Ryder запатентовал печатную катушку индуктивности, определив её как нанесённую на диэлектрическую подложку методом печати, осаждения золота, напылением металлов или электрогальваническим способом. С тех лет в технике общепринятым является печатный монтаж и, в частности, изготавливаются печатным способом катушки индуктивности.

Но корни плоских катушек еще глубже - в работах Тесла, о которых я писал в своих статьях о нем. Чаще всего такие катушки используются в фильтрах и антеннах устройств диапазона УКВ.

Рис. 1. ФНЧ на печатных катушках и его АЧХ.

Рис. 2. Плоская катушка в антенне блока Wi-Fi.

Рис. 3. Плоские катушки в блоках СВЧ датчиков движения.

Я тоже когда-то экспериментировал с плоскими печатными катушками и даже делал на них гетеродин для приемника. Вот и решил повторить эти эксперименты - вдруг кому-то пригодиться.

Для экспериментов я собрал генератор, который не требовал отводов от катушки.

Рис. 4 Генератор для исследования плоских катушек.

Генератор собран на аналоге лямбда-диода, его режим регулируется с помощью резистора R2 , включенного последовательно с ним. Эту схему я выбрал еще из-за того, что у меня лежат без дела p-n-p транзисторы КТ337, КТ345, КТ349, а тут такой случай ... Можно использовать КТ361 или BF199, да и любой другой высокочастотный соответственной структуры.

Начал я с проволочной плоской катушки, которую сделал из провода ПЭЛ-0,8. Конденсатор в контуре был 150 пФ.

Рис. 5. Генератор со спиральной катушкой.

Генератор завелся с пол оборота. Прошу извинения, солнышко было и отсвечивало от экрана осциллографа.

Рис. 6. Форма сигнала генератора со спиральной катушкой.

Форма у сигнала - синусоида, частота оказалась около 12,5 МГц. Частота была довольно стабильная- после прогрева 5 мин. колебалась на 200-300 Гц.

Затем я сделал катушку в форме, близкой к меандру (как на рис. 2) из провода ПЭЛ-1,0.

Рис. 7. Катушка в форме меандра.

Здесь я посмотрел, как меняется амплитуда и частота сигнала в зависимости от сопротивления R2.

Рис. 8. Сигнал генератора при максимальном сопротивлении R2.

Рис. 9. Сигнал генератора при среднем сопротивлении R2.

Рис. 10. Сигнал генератора при минимальном сопротивлении R2.

Как видно, амплитуда сигнала с уменьшением сопротивления R2 увеличивается, а частота - уменьшается. Вывод: для питания генератора необходимо его напряжение стабилизировать.

Нашлась у меня и спиральная катушка, выполненная печатным способом.

Рис. 11. Генератор с катушкой, выполненная печатным способом.

Рис. 12. Сигнал генератора при использовании катушки, выполненной печатным способом.

Частота при небольших размерах катушки получается довольно высокой, но это не плохо - можно поставить делитель и использовать его на диапазонах с кратными частотами. Поэтому я решил сделать небольшой блочок с такой катушкой. Вот его схема.

Рис. 13. Схема блока генератора.

Для повышения стабильности я использовал истоковый повторитель на полевом транзисторе КП313. Конечно, стабилизатор нужно делать более солидный, но для испытаний "и так сойдет".

Рис. 13. Генератор (вид со стороны печатных проводников).

Рис. 14. Генератор (вид со стороны деталей).

Рис. 14. Осциллограмма сигнала генератора.

Плату сделал из двухстороннего текстолита, чтобы заэкранировать катушку. Амплитуда получилась не очень большой, придется собирать дополнительный усилитель вместе с делителем.

Прошу прощения за вид печатных плат, но для меня главное не прямота линий, а чтобы оно работало. А кто "с детства угол рисовал" сделает все красиво.

Всем здоровья и успехов.