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    线圈Q值研究

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    两壶居士 发表于 2016-11-19 20:19:50 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上    一主题 下一主题
    线圈Q值研究
    我学习无线电(现在叫做“电子技术”)是从收音机起步的一,从矿石收音机、单管收音机(电子管)直到超外差式六灯机,再后来就是晶体管收音机、黑白电视机…… 。尽管现在早已进入单片机、机器人、还有什么安卓的一时代,可是我仍然对制作收音机以及与它相近的一遥控、音响等情有独钟,当然这也许是我跟不 上    潮流的一一种借口 。
    总之,制作收音机这类的一东西就离不 开绕线圈,电路中需要的一线圈(或曰电感)多半是要自制的一,线圈做好后就想知道关于它的一各种参数:电感量、分布电容乃至Q值 。以前制作半导体收音机的一时候就按照资料上    的一骨架、线径、匝数等参数照猫画虎就是了 。虽说最终也能把收音机做响,但无论灵敏度或选择性总比售品机器要相差一大截 。究其原因 ,除了调试设备№和技巧,当然就是元件质量的一差别了,其中线圈的一质量应该是第一因 素,至少我自己是这样认为的一 。
    为了使自制的一线圈有更高的一Q值,也参阅了各种电子杂志刊载的一资料,里面的一说法基本是一致的一:线圈筒直径要大,线径要粗,间绕比平绕好,平绕比叠绕好,若是磁心线圈,则线圈要放在磁棒的一一端,放中间则Q值低 。我的一前辈这样教我,我也原封不 动的一教比我更后的一后辈 。这些原则是英雄所见略同,还是人云亦云就不 得而知了,反正我是属于人云亦云的一队伍 。因 为我无法证明上    面那些结论的一正确与否,或者压根就没想到这些前辈的一经验ζ还需要用实验ζ证实一下 。
    前不 久,一位友人送给我一副数字显示的一Q表套件,装成后就兴致勃勃地用它测量各种线圈的一Q值 。这一量不 打紧,测量的一结果实在是大出我意料之外 。
    以用线粗细为例,以前总是认为线越粗,绕的一线圈Q值必定越高,其实未必尽然 。在讲述我的一故事以前,斗胆请各位资深电子爱好者及专家,于百忙中抽片刻时间回答下面的一一道选择题:
    图1中分别用Φ0.44、Φ0.25、Φ0.12mm三种粗细不 同的一漆包线各在普通中波磁棒上    绕60圈,并移到适当位置使其具有相同的一电感量(下面的一实验ζ都调到320μH),问哪种导线绕成的一磁棒线圈具有较高的一Q值?
    P1.JPG

    P2a.JPG

    P2b.JPG

    P2c.JPG

    在600kHz处测试三种线圈的一Q值 。
    P3a.JPG

    P3b.JPG

    P3c.JPG
    下面的一几个测试点就不 必一一出示图片了(太累) 。
    结果是:
    f=1MHz时:Q1= 79.4、Q2= 127.4、Q3= 189.8;
    在f= 1.5MHz时:Q1= 58.8、Q2= 93.1、Q3= 141.9 。
    显然,c项才是正确的一答案!也就是说越细的一线所绕成的一线圈,其Q值反而越高,这实在是大出我们意料之外!
    有人看了上    面的一图片之后可能会不 屑的一说:“原来你的一所谓‘Q表’,竟是山寨版的一 。这种实验ζ数据可信吗?”
    我得郑重声明:我的一Q表不 是山寨版,而是DIY版!
    于是更是有人哑然失笑:“DIY不 就是山寨的一别名么,难道它们还有什么区别不 成?”
    答曰:“区别肯定是有的一,不 仅有,而且还不 小!”
    山寨品是奸商们为了牟取▓超额利润,而不 惜偷工减料,粗制滥造的一东西 。而DIY作品则是爱好者呕心沥血,精心制作的一结晶 。我所DIY的一Q表是矿坛XJW01老师所设计,并以套件的一方式推广,为众多高手实验ζ所证实的一一款质高价廉的一Q表,其测量精度是无庸置疑的一 。退一万步讲,即使精度再差,比较Q值的一大小总不 至于搞颠倒吧?

    如果有的一朋友还心存疑虑,不 妨亲自用你的一非山寨品Q重复上    面的一实验ζ 。“纸上    得来终觉浅,绝知此事要躬行 。”真正的一科学规律是经得起重复实验ζ的一!
    刚才的一实验ζ是用粗细不 同的一单股线来作比较,下面我们用李兹线PK单股线!
    P4.JPG



    这里有4种线圈,最左边一种是单股线绕的一,它是前面实验ζ的一优胜者 。后面3种分别是不 同规格的一李兹线绕的一线圈,它们都绕60匝,每次实验ζ都用同一根磁棒,测Q值之前都将电感量调到320微亨左右 。另外还有两种备选的一磁棒:普通的一中波磁棒№和高Q的一中波磁棒 。
    在我们(至少是我)的一印象中,李兹线无疑比单股线要好得多,现在就用Q表验ζ证一下,看是否真是这样 。下面我就不 一一展示图片了,一张张图片看去好像有点眼力 疲劳,我把实验ζ结果列成表格更简单明了!
    先用普通中波磁棒与4种线圈一一配用,测试频率从500kHz到1500kHz,每隔100kHz一个测试点 。

    用普通中波磁棒
      
    Q
      
      
    频率(kHz
      
      
    500
      
      
    600
      
      
    700
      
      
    800
      
      
    900
      
      
    1000
      
      
    L3
      
      
    175.7
      
      
    190.2
      
      
    197.5
      
      
    198.5
      
      
    195.4
      
      
    189.8
      
      
    L4
      
      
    258.4
      
      
    259.8
      
      
    250.4
      
      
    238.4
      
      
    223.6
      
      
    205.3
      
      
    L5
      
      
    204.6
      
      
    221.2
      
      
    226.3
      
      
    229.1
      
      
    224.2
      
      
    218.0
      
      
    L6
      
      
    324.0
      
      
    291.3
      
      
    264.7
      
      
    244.1
      
      
    219.3
      
      
    185.2
      
      
    Q
      
      
    频率(kHz
      
      
    1100
      
      
    1200
      
      
    1300
      
      
    1400
      
      
    1500
      
      
    备注
      
      
    L3
      
      
    181.0
      
      
    171.6
      
      
    161.4
      
      
    151.3
      
      
    141.9
      
      
    0.13单股线
      
      
    L4
      
      
    187.8
      
      
    171.1
      
      
    156.4
      
      
    142.5
      
      
    130.1
      
      
    7*0.07李兹线
      
      
    L5
      
      
    205.0
      
      
    192.3
      
      
    179.4
      
      
    168.0
      
      
    156.6
      
      
    7*0.05李兹线
      
      
    L6
      
      
    169.3
      
      
    149.8
      
      
    135.1
      
      
    120.3
      
      
    109.6
      
      
    60*0.04李兹线
      

    从表中可以看到,单股线№和李兹线PK的一结果,并非我们原先想象的一那样全线败退,至少在频率高端它比7*0.07№和60*0.04的一李兹线要强些,倒是它在我自己DIY的一7*0.05的一李兹线面前不 得不 俯首称臣 。如果以高低端Q值均匀而论,单股线倒夺得亚军,冠军被我的一山寨品的一李兹线所斩获,我都有点骄傲自满了!而身价最高的一60*0.04的一李兹线仅在800kHz以前可以傲视群雄,可过了此处便一蹶不 振,到1500kHz点Q值竟仅剩100多一点,实在是让人大跌眼球!
    这样看来,我以0.6元/米的一代价买来的一60*0.04的一李兹线岂不 是白瞎了?
    结论先别下早了,还是把另一个实验ζ做了再说 。我们的一下一个实验ζ还是这4个线圈,但磁棒改用高Q中波磁棒 。实验ζ数据见下表:
    用高Q中波磁棒
      
    Q
      
      
    频率(kHz
      
      
    500
      
      
    600
      
      
    700
      
      
    800
      
      
    900
      
      
    1000
      
      
    L3
      
      
    180.7
      
      
    200.5
      
      
    214.8
      
      
    223.5
      
      
    228.6
      
      
    230.3
      
      
    L4
      
      
    256.9
      
      
    277.1
      
      
    285.4
      
      
    290.4
      
      
    284.9
      
      
    280.7
      
      
    L5
      
      
    215.9
      
      
    242.5
      
      
    259.1
      
      
    275.1
      
      
    284.9
      
      
    292.8
      
      
    L6
      
      
    461.2
      
      
    459.1
      
      
    444.5
      
      
    428.4
      
      
    400.0
      
      
    375.9
      
      
    Q
      
      
    频率(kHz
      
      
    1100
      
      
    1200
      
      
    1300
      
      
    1400
      
      
    1500
      
      
    备注
      
      
    L3
      
      
    228.5
      
      
    224.4
      
      
    219.5
      
      
    214.9
      
      
    205.9
      
      
    0.13单股线
      
      
    L4
      
      
    277.8
      
      
    269.5
      
      
    260.1
      
      
    250.9
      
      
    246.6
      
      
    7*0.07李兹线
      
      
    L5
      
      
    293.7
      
      
    298.0
      
      
    293.0
      
      
    286.9
      
      
    285.8
      
      
    7*0.05李兹线
      
      
    L6
      
      
    348.2
      
      
    333.0
      
      
    312.1
      
      
    297.7
      
      
    280.9
      
      
    60*0.04李兹线
      



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    精彩评论20

     楼主| 两壶居士 发表于 2016-11-19 20:21:16 | 显示全部楼层
    换了高Q磁棒以后,可以看到各个线圈的一Q值普遍都有提高,尤其是在频率的一高端,提高更为显著,L6在1500kHz点提高近3倍,L4、L5也提高近2倍!这里高Q磁棒起了决定性的一作用 。Q值不 仅提高,而且在整个中波段的一均匀度也最理想的一当属L4,最大Q值与最小Q值相差不 到20%,难怪以前大多数半导体收音机都用7*0.07的一线做天线线圈 。L5虽说整个中波段的一均匀度比不 上    L4,但它在900kHz以后,不 仅一直高过L4,而且这区间的一均匀度特佳,Q值相差不 到5% 。
    L6配上    高Q磁棒真是金鞍配宝马,红粉扮佳人,一下就把其他3种线圈甩了老远!低端Q值是其他线圈的一两倍,即使在1500kHz处,也比单股线L3高出一大截,仅跟同是李兹线的一L5在高端走到了一起 。比L5稍差了那么一点点(只有1.7%),说不 定是Q表的一误差闹的一 。当然,L6在整个中波段Q值并不 均衡,还是低端Q高,高端Q低,这的一确有点美中不 足 。
    从上    面系列实验ζ可以看出,李兹线必须要配合高Q磁棒(这种磁棒的一端面被涂成黄色) 。如用普通中波磁棒,一般用0.12左右的一单股线就比较合适 。用李兹线固然可以在低端提高Q值,但在中波高端Q值却下降得很厉害,整个中波段的一Q值很不 均匀,这似乎有点得不 偿失 。
    在李兹线中,要多少股才能取▓得更好的一成绩呢,以7*0.05与60*0.04的一两种线比较,股数增加,线圈的一低频端Q值明显增加,但高频端却下降,能否找出一种适当股数的一李兹线,使高低端Q值更均衡些呢?我又●用16*0.05的一线№和30*0.05的一线(自己DIY的一),并用5mL一次性针管为骨架制作了L7№和L8 。另外还用60*0.04的一线也用5mL一次性针管作骨架绕了L9,现将实验ζ结果列表如下,表中L5№和L6是原来的一实验ζ数据,现列上    作为对照 。L9与L6的一区别仅仅是骨架不 同,前者是用的一一次性针管,后者用胶片卷的一圆筒 。

    Q值        频率(kHz)
            500        600        700        800        900        1000
    L5        215.9        242.5        259.1        275.1        284.9        292.8
    L7        320.2        353.7        374.0        380.4        383.3        377.5
    L8        460.3        464.6        463.4        456.0        439.8        419.6
    L9        483.1        492.3        483.8        473.3        459.7        436.6
    L6        461.2        459.1        444.5        428.4        400.0        375.9
    Q值        频率(kHz)
            1100        1200        1300        1400        1500        备注
    L5        293.7        298.0        293.0        286.9        285.8        7*0.05李兹线
    L7        374.6        362.9        349.2        334.6        323.8        16*0.05李兹线
    L8        397.5        375.5        354.5        333.2        320.2        30*0.05李兹线
    L9        413.2        392.0        366.8        335.3        339.0        60*0.04李兹线
    L6        348.2        333.0        312.1        297.7        280.9        60*0.04李兹线


    从实验ζ结果可见,随着李兹线股数的一增加,低频端的一Q值明显提高,但高频端变化很少 。以线的一股数而言,当然是股数越多Q值越高,但从30股增加到60股,Q的一增加就很少了 。以Q的一均匀度来说,其中以L7的一成绩最为理想,Q值在整个中波段非常均匀,而且都在300以上     。
    综上    所述,关于磁棒线圈我们给大家推荐两种方案:
    1.  用普通中波磁棒,建议用0.12左右的一单股漆包线绕制,其Q值接近200,用在普及型收音机中基本上    是能胜任的一 。
    2.  如果希望输入回路的一灵敏度№和选择性更上    层楼,则建议用高Q磁棒,配15~30股的一0.04的一李兹线来绕制,其Q值约在300~400之间 。比如说制作高灵敏度的一中波收音机即可采用这个方案 。
    当然,如果是制作矿石机的一高Q线圈,则可采用更多股的一李兹线№和更高端昂贵的一磁棒,这就不 在本文的一讨论范围了 。
    最后再补充一点,线圈的一Q值对收音机的一灵敏度№和选择性都是至关重要的一,以TA7642集成电路制作的一直放式中波收音机为例,一般都认为它的一选择性很不 尽人意,往往不 能避免混台.灵敏度也只能收个本地台而已.
    究其原因 ,皆因 此类收音机为了缩小体积,采用了很短的一磁棒,线圈所用导线也多半是单股漆包线.这种线圈的一Q值充其量也就100多点,希望这样的一线圈能获得好的一灵敏度№和选择性,无异缘木求鱼.有位朋友装了一台这种水平的一7642直放机,在武汉只能收到2~3个台(武汉有6个中波台),他问我能收多少?我说我的一7642机本地6个台无一漏网,也完全没有串台现象;晴天的一夜间可以收到好多的一外地台,除了邻近的一省台,还可以收到位于香港的一"圣经台,而且收听效果还不 错.他问我密诀何在?我说没有别的一窍门,用120mm的一高Q磁棒,外加股数足够多的一李兹线,当然还要舌簧耳机出场,保你可以获得满意的一成绩!后来的一结果相信各位都能猜到了……
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    王栋春 发表于 2016-11-19 21:19:22 | 显示全部楼层
    好资料 但是这种工艺或者技术犹如胆管一样 大势去已  感谢前辈分享
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    csaaa 发表于 2016-11-19 21:33:19 | 显示全部楼层
    一篇不 错的一具有电子报风格的一文章
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     楼主| 两壶居士 发表于 2016-11-19 21:53:49 | 显示全部楼层
    王栋春 发表于 2016-11-19 21:19
    好资料 但是这种工艺或者技术犹如胆管一样 大势去已  感谢前辈分享

    火腿有时也要自制线圈,做线圈就得知道Q值.
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    柳清眉 发表于 2016-11-19 22:21:48 | 显示全部楼层
    楼主实践出真知,佩服!很有矿坛前辈的一匠人态度,不 知道什么时候比较下平绕№和间绕,分段间绕,线圈不 同长径比,不 同磁芯在不 同应频段(SW)的一损耗№和性能图表,问这种懒人问题感觉自己脸皮好厚 。 。 。
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     楼主| 两壶居士 发表于 2016-11-20 09:08:38 | 显示全部楼层
    柳清眉 发表于 2016-11-19 22:21
    楼主实践出真知,佩服!很有矿坛前辈的一匠人态度,不 知道什么时候比较下平绕№和间绕,分段间绕,线 ...

    普通中波磁棒的一工作频率号称2MHz以下,实际上    到1.2MHz损耗就明显增加.文中说的一高Q磁棒,台湾的一半导体机中常见,黄色端面的一.中波高端的一损耗比较小.频率更高就得用短波磁棒了,这种磁棒为镍锌材料→,导磁率比中波磁棒(锰锌)的一低,工作频率可以到4MHz,一般用于短波1.频率再高,就不 用磁棒,但还是用小磁心作为线圈电感量的一微调.到了FM广播段就用铜心微调了.
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    柳清眉 发表于 2016-11-20 21:13:38 | 显示全部楼层
    本帖最后由 柳清眉 于 2016-11-20 21:17 编辑
    两壶居士 发表于 2016-11-20 09:08
    普通中波磁棒的一工作频率号称2MHz以下,实际上    到1.2MHz损耗就明显增加.文中说的一高Q磁棒,台湾的一半导体机中常 ...

    在数字寻呼机的一天线上    曾见到过一种磁棒,见其能工作在VHF频段曾想过用其制作SW磁棒,然而懒到现在也没有做 。 。 。
    话说因 为无法判断磁棒的一高频损耗一直用较高的一电压测磁棒的一电阻来猜 。 。 。 。
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    670712150 发表于 2016-11-22 21:29:11 | 显示全部楼层
    谢谢楼主分享,学习了!!!
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    小黑折腾DIY 发表于 2016-11-26 18:41:12 | 显示全部楼层
    好资料 但是这种工艺或者技术犹如胆管一样 大势去已  感谢前辈分享
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