Как рассчитать контурную катушку в Coil32?

расчет катушки индуктивностиОбычно в описании конкретной конструкции, для катушки индуктивности сразу указывается: на каком каркасе, каким проводом и сколько витков нужно наматывать, какой величины должен быть контурный конденсатор. При работе с Coil32 начинающий радиолюбитель сталкивается с проблемой выбора исходных данных для расчета контурной катушки.

  • Какую индуктивность и емкость выбрать и на основании чего?
  • Какой должен быть диаметр каркаса и диаметр провода и почему?

Давайте ответим на эти вопросы на конкретном примере. Рассчитаем контурную катушку для любительского диапазона 14 МГц.


На радиочастотах обычно применяются контура с величиной характеристического сопротивления (аналог волнового сопротивления) ρ = 300..500 Ом. Чтобы получить такую величину ρ, емкость контурного конденсатора в пФ должна быть численно равна 1..2 длинам волн на рабочей частоте. Открываем Coil32 на вкладке «Контур», выбираем начальные условия расчета: «Известны емкость и частота». Вводим нашу частоту 14 МГц и емкость из диапазона 20..40 пФ, например 36пФ. Нажимаем кнопку и определяем индуктивность: 3,59 мкГн. Одновременно смотрим какое получилось характеристическое сопротивление контура – 316 Ом, т.е. как раз в нужном нам диапазоне допустимых значений.расчет контурной катушки

Переходим на вкладку «Катушка», выбираем однослойную катушку виток к витку. Нужная величина индуктивности уже автоматически попала в поле ввода. Нам нужно выбрать диаметр каркаса. Обычно для полосовых фильтров не требуются катушки с конструктивной добротностью выше 200. Для таких катушек подходят каркасы диаметром 6..12 мм. Допустим у нас есть каркасы диаметром 7 мм. Выбираем исходные данные расчета «Диаметр каркаса и длина намотки». Вводим наше значение диаметра 7 мм. Оптимальная длина намотки - от 0,5 до 2 диаметров намотки. Возьмем 9 мм и выберем медный провод ПЭВ-1. Нажимаем кнопку вычислить и получаем параметры нашей катушки: 30 витков провода диаметром  0,283 мм. Добротность катушки Q=130 и частота собственного резонанса 172 МГц, что гораздо выше рабочей, что нам и требуется.расчет контурной катушки в Coil32
Далее, мы можем скорректировать расчет, выбрав исходные данные: «Диаметр каркаса и диаметр провода». Выбрав из ниспадающего списка ближайший стандартный диаметр провода, мы получим скорректированные результаты для нашей катушки. Контурная емкость в результатах получается меньше заданной на величину собственной емкости катушки. Ее можно реализовать из постоянного конденсатора 15 пФ и переменного подстроечника 6..25 пФ.contour coil calculation
Для узкополосных фильтров нужны катушки с высокой добротностью. Для таких катушек следует выбирать диаметр каркаса 20..40 мм, провести расчеты в той же последовательности, а затем выбрать «Однослойная катушка с шагом намотки». Все исходные данные уже определены, останется только ввести шаг намотки. Оптимальный шаг намотки равен двум диаметрам провода.LC tank coil calculation Вычислив параметры нашей катушки, необходимо убедиться, чтобы частота ее собственного резонанса превышала ее рабочую частоту не менее чем в два раза.

Поскольку программа Coil32 кроме индуктивности определяет и другие основные параметры катушки, мы можем продолжить расчет в программах схемотехнического моделирования, например, в бесплатных LTSpice IV или RFSim99, представив катушку в виде реалистичной модели с реальными потерями и паразитной емкостью.