Варианты самостоятельного изготовления ВЧ колец

У радиолюбителя часто возникает вопрос: где взять подходящее высокочастотное колечко, например для РЧ-фильтра, радиоприёмника или другой аппаратуры? Воти у автора данной заметки возник такой же вопрос, тем более, что в магазине предлагают, в лучшем случае, кольца из феррита проницаемостью 100...200 НН.

Требуемый материал - карбонильное железо - нашёлся: это "горшки" типа СБ-1а (СБ-12а), различные подстроечные сердечники, но форма оказалось не той...

Значит, нужно придумать, как эту форму (а речь идёт о кольцевых сердечниках) сердечникам будущих катушек придать. Немного собственной истории: работая на УКВ в диапазоне 144 МГц (направленная антенна 16 элементов F9FT [1], трансвертерная модернизированная приставка UW6MA [2, 3] к трансиверу UW3DI - модернизированный первый вариант [4]), я столкнулся с ситуацией. когда сигналы, приходящие с авроральных азимутов (с севера) оказывались практически нечитаемыми на фоне помех от междугородней силовой подстанции высоковольтной ЛЭП, находящейся примерно в километре от меня.

Выход из положения пришёл после анализа личных возможностей по созданию фазокомпенсационных пространственных систем, от которых пришлось, из-за сложности в то время, отказаться, тем более, что в эфире на этом диапазоне нас было немного и динамический диапазон аппаратуры можно было занизить для пользы дела.

Спектр помех от ЛЭП отличается от спектра сигналов, приходящих через ‘‘аврору", и их можно разбирать на фоне выше упомянутых помех, но, при условии хотя бы приблизительного равенства их уровней -- без импульсных всплесков.

Идея РЧ-ограничителя здесь пришлась к месту и была воплощена на практике [5]. Однако для создания малогабаритных контуров с достаточной добротностью и малым полем рассеяния резонансного У РЧ ограничителя с большим коэффициентом усиления потребовались кольцевые РЧ сердечники, кои отсутствовали. "Прошерстив" торговые сети, я приобрёл горсть безымянных ферритовых колечек диаметром 7 мм.

Намотал на них катушки контуров РЧ-ограничителя, но. как ни пытался, настроить эти контура на их частоты (ПЧ - 14 МГц) я не смог, более поздняя проверка показала, что кольца были из материала 100НН, "Почесав в затылке", начал искать выход из положения. взгляд упал на старые залитые парафином горшкообразные сердечники СБ-1а.

Сначала хотел попробовать применить их, как есть, - целиком, но времени на эксперимент было мало, перед "Полевым Днём" было дело, также, по ходу дела, отказался и от применения половинок "горшков" целиком, как "не эстетичных" (хотя возможность была): аккуратно вырезал средние кольцеобразные части обеих половин “горшков" и намотал на них катушки, вставил в ограничитель,и он ожил.

Настройка контуров на частоту ПЧ 14 МГц производилась обычными подстроечными конденсаторами КПК-1 ёмкостью 5...20 пФ.

Обмотки содержали по 25 витков провода ПЭЛШО-0,18. Другие ситуации нехватки кольцевых сердечников часто возникали и после. "Горшки" закончились... Пришлось обратиться к подстроечным сердечникам, в частности, от старых контуров радиостанции "Кама-С" [6].

Эти подстроечники типа МР-3 имеют цилиндрическую форму, длину 20 мм и диаметр 6 мм с резьбовой нарезкой М6х0,75 мм (рис. 1). Материал сердечников соответствует карбонильному железу с проницаемостью, по крайней мере, ниже 10. обычно, - 2...3 (партия от партии различаются).

Попробовал обрабатывать: материал сердечника - мягкий, лег ко режется и сверлится, но боится высоких температур (например, при больших оборотах сверла при сверлении может плавиться), не допускает тонких стенок и требует осторожности в обращении (обработка на руках - никаких зажатий в тисы), сверление больших отверстий только с помощью рук сверлом соответствующего диаметра.

Невысокие кольца (высотой менее 3.. .4 мм) тоже механической обработкой получить проблематично... Однако, ниже приведена технология изготовления кольцевых (а. скорее, - трубчатых) сердечников, которые можно получить обработкой на, как говорится, коленке".

Рис. 1. Сердечники МР-3.

Сверху на рисунке - подстроечный сердечник, а снизу - трансфлюктор на основе подстроечного сердечника (размеры сердечника: длина 20 мм, диаметр обусловлен имеющейся на сердечнике резьбой М6х0,75 мм.

Берём сердечник, напоминаю: он сплошной, без отверстий, длина - 20 мм по всей внешней поверхности нанесена резьба М6х0,75 мм.

Производим аккуратное осевое сквозное сверление отверстия сверлом диаметром 1 мм, например, с помощью электрической микродрели, удерживая сердечник в руке; далее, острым ножом разрезаем сердечник поперёк на три части (не давя на сердечник, а выбирая ножом кольцевую канавку, похожую на углублённую резьбу, примерно на половину радиуса сердечника, после чего, лёгким нажимом;, отламываем отрезаемую часть сердечника, затем такую же операцию проводим с оставшейся частью).

Итак, в результате у нас получилось три трубки - три сердечника, центральные отверстия которых необходимо расширить. Берём незатупленное сверло диаметром 2,0...2,2 мм и, удерживая “трубку” в одной руке и держа сверло в другой, его вращательными движениями с одного и другого торца расширяем центральное отверстие до “сбойки" и проходим в чистовую все отверстие целиком.

Искусственно ускорять процесс не нужно: излишнее давление на сердечник и отклонение сверления от центральной оси приведут к разрушению сердечника, также, при обработке, зажимая сердечник в руке, не нужно его сильно сдавливать: задайтесь целью получить кольцевой (трубчатый) сердечник, а не крошки из карбонильного железа.

Кстати, для получения безотходной технологии и, в случае порчи сердечника при тренировках, все крошки и опилки карбонильного железа собирайте в отдельную тару (не смешивая типы железа от разных сердечников (разные материалы)).

Затем эти крошки размалывают до тонкого порошка, до получения однородной массы и, залив эту массу эпоксидной смолой с отвердите-лем, всё тщательно перемешивают и выкладывают в форму будущего РЧ-кольца (ферриты можно “натереть" на наждаке при чистом точильном круге, магнитом вытащить опилки).

Это еще один способ, имея материал, изменять его форму. В последней технологии, перед заливкой в форму, в смолу нужно заливать минимально достаточное количество отвердителя (всё тщательно перемешать) и применять минимальное количество этого материала на единицу объёма карбонильного порошка; тогда кольца затвердевают долго (выше прочность), имеют приятный внешний вид (зависит от формы) и лучший КПД - минимальное сопротивление сердечника прохождению магнитного потока (при малом количестве “эпоксидки” частицы железа плотнее прилежат друг к другу, мало отделены друг от друга прослойкой “эпоксидки”, с другой стороны, при экстремально малом количестве “эпоксидки", материал заливаемого сердечника будет осыпаться - необходимо экспериментально подобрать количество “эпоксидки" в заливаемой в форму смеси).

Кстати, порошки карбонильного железа можно приобрести, обычно, найдя поставщика в Интернете, важно лишь знать какой материал приобретаешь...

Сердечники из карбонильного железа имеют стабильные параметры во времени, легко обрабатываются, но из-за малой величины проницаемости игнорируются в быту (много нужно мотать витков на низких частотах, ВЧ техника, как специальная, видимо, к быту не относится, отсюда и дефицит изделий из карбонильного железа в магазинах).

При самостоятельном изготовлении колец из порошков необходимо помнить, что увеличение количества связующих материалов, например, “эпоксидки” с отвердите-л*м, приводит к снижению проницаемости сердечников (вроде бы, положительное свойство - можно применять на более высоких частотах), потери в сердечниках, при этом, катастрофически возрастают (увеличивается затухание в схемах, снижается добротность катушек).

Протестировав получаемые из подстроечного стержня МР-3 кольцевые (трубчатые) сердечники (метод резки и сверления) - в зависимости от тщательности разрезки, их высота равна примерно 6 мм, автор намотал (при намотке сильно витки не натягивать, чтобы не разрушить сердечник) на них катушки (рис. 2) и получил следующие данные, которые сведены в табл. 1. Очень часто возникают споры по количеству витков на кольцевых сердечниках,-поэтому сей “параметр”

Рис, 2. Примеры изготовленных средечника и катушек.

Слева кольцевой (трубчатый) сердечник как часть сердечника МР-з, справа - катушки, намотанные на изготовленных сердечниках.

Табл.1

Количество витков	Диаметр провода, мм	Индуктивность, мкГн	Добротность	Измерено на частоте, кГц
5(6)	0,5	0,43	10,65	100
7(8)	0,41	0,77	13,0	100
25 (26)	0,2	5,16	11,69	100

Примечание: величины индуктивностей и добротностей а таблице получены с помощью прибора АРРА-703 на частоте 100 кГц, в скобках в графе “Количество витков” приведено количество “продеваний" провода через внутреннее отверстие кольца (трубки).

Резьба с поверхности сердечников не удалялась, излишне шлифовать торцы сердечников не требуется, любые выравнивания расцениваются в конечном итоге, как уменьшения размеров сердечника, размер сердечников получается: высота сердечника - 6 мм, внешний диаметр сердечника - 6 мм, внутренний диаметр сердечника (отверстие) - 2,0...2,2 мм (у автора - 2,2 мм).

Неплохо было бы замерить ненагруженную добротность катушек на рабочих частотах в применяемой аппаратуре, она должна быть явно выше, чем на 100 кГц, - частоте, на которой лучше было бы измерять добротность катушек с сердечниками из феррита марки 100НН...600НН.

Из сердечников МР-3 (используя их целиком) можно изготавливать и трубки, пару из которых применяют в трансформаторах выходных каскадов передатчиков малой мощности в диапазоне УКВ, причём контуры там можно сделать резонансными.

Сердечники работают резонансно примерно до 150 МГц, выше на них можно изготавливать уже широкополосные трансформаторы. Материал сердечника не терпит механических напряжений, при резких изменениях температуры и влажности разрушается, поэтому после намотки катушек сердечники следует покрыть электроизоляционным лаком, например, ISOTEMP или PLASTIK.

В последнее время, особенно это заметно на бытовом уровне, радиоэлектроника становится всё более игрушечной, в угоду “золотому тельцу" аппаратуру делают из более дешёвых материалов, используют решения, которые подменяют проверенные опытом и временем алгоритмы, сводя на нет их несомненные достоинства. Исчез напрочь из бытовой аппаратуры такой “не-технологичный" компонент, например, как КПЕ, обеспечивавший приемлемый динамический диапазон радиоаппаратуре, по крайней мере, по входу, в отличие от варикапов...

Вот и до трансфлюкторов добрались уже давно, такие удобные “двухдырочные” ферритовые сердечники применялись, например, в усилителях активных телевизионных антенн и в конструкциях комнатных телеантенн типа “Усы” (был источник для радиолюбителя), сейчас встретить такой сердечник - редкость, изготовители перешли на более дешёвые ферритовые кольцевые сердечники и встретить трансфлюктор, да ещё и с приемлемой проницаемостью, для радиолюбителя - большая редкость. Однако, выход из этой ситуации тоже имеется...

Возьмём тот же сердечник МР-3, отступив от краёв по 5 мм просверливаем два диаметральных отверстия параллельных друг другу диаметром 2,0...2,2 мм - получили трансфлюктор (рис. 1), который можно использовать вместо того фабричного, недоступного: и материал подходящий, чтобы получать резонансные контуры и трансформаторы.

Трансфлюкторы могут быть и многодырочными, в частности, можно использовать таковые в полосовых фильтрах параллельного типа (7, 8].

В своё время я пробовал использовать МР-3 в качестве сердечников магнитных антенн на КВ [9], и с положительным результатом, для повышения эффективности, сердечники можно склеивать торцами, увеличивая длину магнитной антенны и производить намотку катушки с большим шагом.

При применении таких антенн в качестве передающих, нужно иметь большое количество сердечников, хорошо притереть их друг к другу и соединять как торцами, так и боковыми поверхностями, склеить эпоксидным клеем, содержащим частицы тех же сердечников, и сжать до застывания, получить, хотя бы, брусок сечением 20x20 мм и длиной в 200...300 мм. Эффективность магнитных антенн на передачу небольшая, подкупают лишь малые размеры антенны, относительно обычных - электрических.

Материал сердечника МР-3 рассчитан для работы в слабых электромагнитных полях, поэтому и в магнитную антенну, с использованием таких сердечников, на передачу нужно подавать небольшую мощность, хотя козырь работающих с такими малыми антеннами - именно большая мощность передатчика.

Кроме того, при большой мощности передатчика такая ферритовая антенна, из-за изменения свойств сердечников под воздействием РЧ, будет являться формирователем помех в широком диапазоне частот.

В. Беседин, UA9LAQ, г. Тюмень. РМ-08-17.

Литература:

1. К. Фехтел (UB5WN). Высокоэффективные УКВ антенны. - Радио, 1983, №3, стр. 18...20.
2. В. Глушинский (UW6MA). Трансиверная приставка на 144 МГц. - Радио, 1972, №5, стр, 20...22.
3. В. Беседин (UA9LAQ). Ламповая трансиверная приставка 144/14 МГц. - Радиомир. КВ и УКВ, 2010, N93, стр. 34.. .37. 2010, №4, стр. 32...36.
4. Ю. Кудрявцев (UW3DI). КВ трансивер. - Радио, 1970, №5, стр. 17.. . 19, 45 и вкладка; 1970, №6, стр. 18.. .20.
5. В. Беседин (UA9LAQ). ВЧ ограничитель. - Радиомир. КВ и УКВ, 2007, №11, стр. 22...25.
6. В. Беседин (UA9LAQ). Контура радиостанции "КАМА-С". - Радиомир. КВ и УКВ, 2007, №12, стр. 22.
7. В. Беседин (UA9LAQ). Узкополосный LC-фильтр. - Радиолюбитель, 1993, №1, стр. 37; Полосовой фильтр для РЧ. - Радиомир, 2007, №7, стр. 24....25; Полосовой фильтр - cqham.ru/trx8581.htm
8. А. Никонов (UA3SEQ). Диапазонные полосовые фильтры. - Радиомир. КВ и УКВ, 2010, №5, стр. 24..26.
9. В. Беседин (UA9LAQ). Может больше. - Радиомир. КВ и УКВ, 2006, №1, стр. 26.

1 2606 Полезные знания и советы

ВЧ ферритовое кольцо знания