СОДЕРЖАНИЕ

КОНДЕНСАТОРЫ ПЕРЕМЕННОЙ ЕМКОСТИ (КПЕ)

Конструкция любого конденсатора переменной емкости содержит: систему неподвижных пластин (плоские или цилиндрические) - статор; систему подвижных пластин - ротор; корпус или основание для сборки всех элементов конденсатора; направляющих вращательного или поступательного движения ротора; токосъема.

Как правило, статор изолируют от корпуса, иногда изолируют и ротор.

Единой классификации КПЕ нет. Можно лишь указать основные классификационные признаки.

Назначение: входные и усилительные каскады приемников, гетеродины приемников, генераторы передатчиков, антенно-фидерные устройства, измерительная аппаратура и т.п.

Применяемый диэлектрик - твердый, жидкий, газообразный, вакуумный.

Закон изменения емкости: прямо емкостной, прямо частотный, прямо волновой, логарифмический, косинусоидальный, по заданной функции.

Величина емкости и диапазон частот. Различают КПЕ для диапазонов длинных (ДВ), средних (СВ), коротких (КВ), ультракоротких (УКВ) и дециметровых (ДЦВ) волн.

Форма электродов: пластинчатая, цилиндрическая, спиральная.

Вид перемещения электродов: поступательный, вращательный.

Способ изменения емкости: изменение площади перекрытия пластин, изменение зазоров между пластинами, изменение диэлектрической проницаемости диэлектрика.

Угол поворота (для КПЕ с вращательным перемещением электродов): нормальный (примерно 180⁰), расширенный (более 180⁰), равный 90⁰.

Тип токосъема: трущийся, гибкий, емкостной.

Емкость любого КПЕ определяется начальной С_мин и переменной С_перем емкостями: С_макс = С_мин + С_перем.

Для оценки возможности перестройки колебательного контура по частоте рассмотрим характерную схему включения, изображенную на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Эквивалентная схема колебательного контура

На значение резонансной частоты колебательного контура также влияют: С_L_ - собственная емкость катушки индуктивности; С_д - добавочная емкость; С_м - емкость монтажа; С_ук - входная емкость усилительного каскада; С_п - емкость подстроечного конденсатора. Все емкости составляют минимальную емкость контура:

С_{к. макс} = С_мин + С_L + С_д + С_м + С_п + С_ук.

Тогда максимальная емкость контура составит:

С_{к. мин} = С_{к. мин} + С_перем.

Коэффициент перекрытия по частоте находим из соотношения

Отсюда можно получить зависимость

C перем = С к.мин (K_f²-1).

В табл. 3.8 приведены рекомендуемые значения емкостей С_к. _мин и С_перем, исходя из оптимальных в пределах рабочего диапазона стабильности емкости контура, требуемых величин чувствительности приемника или мощности передатчика.

Таблица 3.8

Минимальная емкость в реальных конструкциях конденсаторов в 6 - 20 раз меньше максимальной. В электроизмерительной технике применяются иногда конденсаторы с максимальной емкостью до 3000...5000 пФ.

Необходимая зависимость изменения емкости от угла поворота обеспечивается чаще всего изменением площади перекрытия статорных пластин роторными с переменным радиусом R = R (0) при полукруглом вырезе в статорных пластинах r = const (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Элементы конденсатора переменной емкости

Функциональную зависимость радиуса ротора от угла поворота конденсатора, имеющего n пар пластин, описывает выражение

Для прямоемкостного конденсатора dC/dθ = const, поэтому радиус ротора неизменен, а график, отражающий функциональную зависимость, показан на рис. 3.4, а.

Для прямочастотного конденсатора

График функциональной зависимости для прямочастотного конденсатора показан на рис. 3.4, б.

Для прямоволнового типа конденсатора

dC/dθ = 2C_к.мин(Б+θ)/Б², K_λ = λ_макс / λ_мин, Б = θ_макс/K_λ-1

График функциональной зависимости для прямоволнового конденсатора изображен на рис. 3.4, в.

Рис. 3.4. Графики функциональных зависимостей для КПЕ

Температурный коэффициент конденсатора переменной емкости. Учитывая, что ТКЕ всего конденсатора описывается выражением α_с = α_с(С_мин) + α_с(С_мин), причем α_с(С_мин) << α_с(С_мин), тогда можно положить, что α_с >> α_с(С_мин). Для практических целей последний коэффициент можно найти из выражения

α_с >> α_ε + α_с (2d+h)-α_B(d+h)/d

где h - толщина пластины; d - расстояние между пластинами; α_мп - температурный коэффициент расширения материала пластин; α_В - температурный коэффициент расширения материала втулки.

Значение α_с для конденсаторов переменной емкости, используемых в радиоаппаратуре, имеет порядок 10^-6 ...10^-5 1/ °С.