Друзья, привет!
Эта статья появилась на свет благодаря Сергею Копцеву, которому я хотел бы выразить признательность за поддержку канала и затронутой ране темы! Сергей, большое спасибо!
Итак, недавно я провел достаточно большое исследование свойств добротности катушек для намотки контуров диапазонных полосовых фильтров (ДПФ) КВ-приемников и трансиверов. Особое внимание я уделил сравнению отечественных и дешевых китайских сердечников из карбонильного железа. Кроме того, в исследовании приняли участие и готовые дроссели, а также катушка без сердечника. Ну, посмотрите сами... Тем не менее, исследование получилось не вполне законченным, поскольку неоднократно упоминавшиеся в статье сердечники от компании Амидон (Micrometals) в исследовании участие не принимали. Я их никогда не использовал, полагаясь на качество отечественного производителя Синтез-ПКЖ. На это упущение и обратил внимание Сергей, оставив вот такой комментарий.
Знаете, меня очень тронула такая неравнодушная позиция! Разумеется я был просто счастлив расширить исследования, включив в них оригинальную продукцию Амидон. В течение нескольких дней Сергей выслал мне колечки.
Два колечка: T37-2 (красное) и T37-6 (желтое). Кольца одинаковые по размеру, но отличающиеся по магнитной проницаемости и частотным характеристикам). Это значит, исследования продолжаются! Сегодня я проведу изучение обеих колец от Амидон, но, кроме того, посмотрим и на желтые колечки от Синтез-ПКЖ и еще на китайские недорогие катушки с подстроечниками. Уж исследовать, так исследовать! Поехали!
Анализ добротности, как и ранее, я буду делать намотав на колечках катушки из 23 витков провода диаметром 0,4 мм. Это дает нам индуктивность около 2 мкГн. Как раз для средней части любительских КВ-диапазонов (1...30 МГц).
Прежде всего хотелось бы отметить, что качество покрытия колец лучше, чем у Синтеза. Я говорил об этом в предыдущем исследовании, сравнивая их с китайскими изделиями. Китайцы выиграли. Сейчас выигрывает и оригинальный Амидон. Колечки равномерны покрыты краской. Острых краев нет. Эстетическое восприятие полностью удовлетворено! Вставляем катушку из T37-2 в NanoVNA и анализируем диаграмму Смита. Сравнивать я буду, прежде всего, с колечком от Синтез-ПКЖ. Эти колечки предназначены для работы в диапазоне от 1 до 30 МГц.
Картинка хорошая. График проходит практически по внешнему кругу, свидетельствуя о низком активном сопротивлении катушки. На частоте 1 МГц индуктивность получилась 2,6 мкГн (у Синтеза было 2,44). Это можно объяснить так - краски на кольце Амидона больше, а значит и витки могут быть больше. Считаем добротность: Q = XL/RL = 16,34/0,0322 = 507. Напомню, что добротность катушки от Синтез-ПКЖ на этой частоте составила около 400. Амидон выиграл на 25%!
Тут следует оговориться, что анализ все же производится для случайной выборки изделий у которых возможен разброс, поэтому считать его полностью объективным не представляется возможным.
Увеличиваем частоту до 7 МГц.
Индуктивность - 2,13 мкГн (у Синтеза было около 2-х). Добротность: Q = 94,87 / 0,218 = 435. У Синтеза была около 300. Здесь разница более существенная. Более 40%. Амидон выигрывает!
Следующий эксперимент - 14 МГц.
Добротность: 188,5 / 0,556 = 339. У катушки от Синтез-ПКЖ было около 270. Разница сокращается до 20% в пользу Амидон.
Теперь верхний край КВ-диапазона - 30 МГц.
Добротность: 426,1 / 2,435 = 175. Выигрыш сократился до 10%, поскольку у Синтеза мы наблюдали добротность 160 на этой частоте.
В общем, по всему КВ-диапазону колечко от компании Амидон выиграло у Синтез ПКЖ. Жаль! Хотя... Попробую-ка я намотать еще одну катушечку на другом колечке от Синтез-ПКЖ. Эти-то у меня есть!
Вот какие значения я получил для второго кольца (в скобках - Амидон):
1 МГц: 433 (507), 7 МГц: 358 (435), 14 МГц: 317 (339), 30 МГц: 171 (175). Ситуация несколько лучше, но отставание все равно есть, особенно на низкочастотных диапазонах. Видимо, придется это принять, хотя я так болел за наш Синтез!
Теперь приступим к изучению колечек желтого цвета. Для начала - T37-6 от Амидон. Все по той-же программе. Начинаем с диаграммы Смита на 1 МГц.
Индуктивность гораздо ниже. В районе 2,1 мкГн. Это нормально. Магнитная проницаемость 6-й смеси ниже. Зато характеристики должны быть более высокочастотными. Добротность на 1 МГц - 13,07 / 0,00308 = 424. Ниже чем у красных колечек. Вообще катушки на 6-й смеси предназначены для работы на более высоких частотах (от 10 до 50 МГц), поэтому ожидать высокой добротности внизу от такой катушки не стоит. Тем не менее, значение вполне приличное!
На 7 МГц индуктивность принимает свое нормальное значение - 1,6 мкГн. Добротность же составляет 310. Добротность так же уступает красным. Идем выше. Частота 14 МГц уже является для колечка рабочей.
Добротность составляет 305, постепенно приближаясь к значениям красных колечек.
А вот на высоких частотах добротность 6-й смеси превосходит добротность 2-й. Результат - 319. напомню, что у красного амидоновского колечка на этой частоте было всего лишь 175. Практически в 2 раза! Вот когда 6-я смесь раскрывается! В верхней части КВ. Но! Следует отметить, что значение добротности довольно равномерно держалось на протяжении всего частотного диапазона коротких волн.
Теперь посмотрим на аналогичное кольцо от Синтез-ПКЖ. Надо сказать, что с покрытием у желтых синтезовских колец ситуация не лучше.
Краска тонким слоем с пятнами непрокраса. Анализируем добротность.
Добротность на частоте 1 МГц довольно низка - 287 (против 424 у Амидона). Но, не забываем, что кольцо для работы на этих частотах не заявлялось.
Добротность на 7 МГц пошла вверх и составила 312 единиц, сравнявшись с результатами Амидон. Ура! Едем выше.
Добротность - 368! У Амидона было 305. Так и хочется сказать - вот где Синтез раскрывается во всей красе! Прыгаем на 30 МГц.
Добротность - 394 (Амидон - 319)! А вот тут уже победа серьезнее! Выигрыш более 25%. На душе становится приятно! Значит нет какого-то системного провала у Синтез-ПКЖ. Где-то лучше, где-то хуже, но в целом, можно считать результаты сопоставимыми. Разумеется, все эти измерения можно брать не как точные значения, а как некий ориентир при выборе подходящего сердечника.
На этом месте я было хотел считать свою мессию выполненной, но вдруг сообразил, что где-то у меня лежали китайские каркасы для намотки катушек с подстроечниками. А что если проверить и их? Ведь иногда хотелось бы обойтись без подстроечных конденсаторов, а регулировать частотные характеристики индуктивностью. Так вот, что нас, собственно ждет?
Каркас имеет диаметр около 5 мм (чуть больше). Высота намотки - 9 мм максимум. У меня уместилось около 13 витков того же провода.
Запускаем диаграмму Смита.
В общем, уже по тому, как график неплотно прилегает к внешнему кольцу диаграммы можно сказать, что ничего особенного хорошего нас не ждет. Индуктивность катушки примерно соответствует желтому кольцу К37-6 или T37-6 (желтые). А вот добротность: 12,9 / 0,266 = 48. Слабенько. На уровне SMD-катушек. Может быть с ростом частоты ситуация улучшится?
Добротность - 56. Не слишком-то большое улучшение. Добротного контура на такой катушке не построить. Едем дальше.
Добротность - 79. Потихоньку растет с ростом частоты. Может быть так и до приличных значений доберемся! Прыгаем в конец диапазона.
Уже 97. Допускаю, что в ряде случаев это может быть приемлемым. Однако тенденция на лицо - с ростом частоты растет и добротность. Может быть ещё выше будет ещё лучше? Чтобы не снимать дальше по точкам я решил вывести на экран график добротности до 50 МГц.
Нет, чуда не случилось. Примерно на 30 МГц график добротности достигает максимального значения (в районе 100 единиц). Затем снова идет падение.
А теперь я сведу все данные из предыдущей статьи и нынешнего исследования в одну таблицу. Почти все значения округлены до ближайшего кратного пяти, для удобства восприятия. Результаты, полученные по нескольким измерениям усреднены.
Пока, пожалуй все! Почему пока? Потому что, если будут появляться новые данные и оценки, буду их добавлять в таблицу.
Еще раз выражаю искреннюю признательность Сергею Копцеву за идею этого исследования и предоставленные колечки!
Спасибо, что читаете-смотрите Terrabyte! Подписывайтесь, если вам интересна радиолюбительская тематика, микроконтроллеры, мини-ПК, необычные компьютерные решения и инновационные разработки! Спасибо всем, кто поддерживает меня своими советами, комментариями и лайками!
Группа ВК: https://vk.com/terrabyte
Канал на VK-Video: https://vk.com/video/@terrabyte/all