Связанные колебательные контуры

В радиоаппаратуре используются не только отдельные колебательные контуры, состоящие каждый из одной катушки самоиндукции и конденсатора, но и более сложные электрические колебательные системы, составленные из двух или даже нескольких взаимодействующих элементарных колебательных контуров. Такие устройства обладают резонансными свойствами, зависящими как от величин и качества составляющих их конденсаторов и катушек, так и от степени их взаимосвязанности, определяемой общим понятием „коэффициент связи  К"

Связанные колебательные контуры

Рис. 24. Виды связи.

Связь между колебательными контурами может быть осуществлена многими способами, например через взаимодействие внешних магнитных полей катушек самоиндукции, через общий участок емкостной цепи, через общую для двух контуров часть соединительных проводов, обладающую заметным омическим сопротивлением, и т. д.

На рис. 24 показаны некоторые распространенные виды связи двух колебательных контуров, где а — индуктивная, или трансформаторная связь, б — автотрансформаторная связь, в — гальваническая связь (называемая также реостатной), г — емкостная связь через внутреннюю емкость Ссв и д — емкостная связь через внешние конденсаторы связи Ссв.

Во всех случаях этих связей количественное значение коэффициента связи К определяют как отношение общего для обоих контуров параметра связи к среднему геометрическому из частных параметров того же вида обоих контуров, определяющих связи. Так, для случая а

Связанные колебательные контуры

где М — коэффициент взаимоиндукции между катушками L1 и L2, для случая б

Связанные колебательные контуры

а для случая г после необходимых преобразований коэффициент связи определяется следующим образом:

Связанные колебательные контуры

Нетрудно видеть, что при общем способе составления формул, определяющих коэффициенты связи, их окончательные выражения для разных способов связи могут иметь различный вид.

В практике почти всегда бывает так, что связь между колебательными системами осуществляется не по одному, а по нескольким параметрам сразу, т. е. преобладают случаи комбинированной связи. Так, например, в случае а при близком расположении обоих контуров, несомненно, будет иметь место также и некоторое емкостное влияние элементов контура L1C1 на контур L2C2, причем эта дополнительная связь в зависимости от взаимного направления витков катушек L1и L2 будет или помогать, или противодействовать индуктивной связи. В таких случаях теоретический расчет точных значений К весьма затруднен и не производится, так же как не производятся расчеты емкости какого-нибудь проводника сложной конфигурации, хотя для некоторых элементарных форм проводников (шара, цилиндра и др.) такие теоретические расчеты делаются.

Резонансные кривые связанных колебательных контуров при слабой связи вполне подобны резонансным кривым одиночных контуров, но с увеличением связи вид их меняется. Так, на рис. 25 показаны резонансные кривые четырех видов: I—для случая слабой и весьма слабой связи, когда К≤ 0,01,   // — для средних значений связи, когда 0,01 < K< 0,3.

Резонансная кривая // имеет так называемую „столообразную" форму, при которой колебания в связанных контурах максимальны по амплитуде не для какой-либо одной частоты, но для некоторой полосы частот, определяющейся шириной плоской вершины.

 

Для К>0,3 связь называют сильной, и резонансная кривая приобретает вид III, где отчетливо выражены два максимума. При увеличении связи до К = 0,9 двугорбая кривая резонанса приближается по виду к кривой IV, где „частоты связи" f1 и f2 разошлись по обе стороны от частоты f0 на еще более значительное расстояние, амплитуды резонансных напряжений снизились, и провал между максимумами углубился. Частоты f1 и f2 зависят от К и их рассчитывают по формулам:

Связанные колебательные контуры

Связь, когда 0,9<К<1, называют „жесткой". Случаем жесткой индуктивной связи является, например, связь между

первичной и вторичной обмотками трансформатора с замкнутым железным сердечником, когда почти все 100% магнитного потока в железе одновременно пронизывают витки обеих обмоток.

В радиоаппаратуре различного вида (в радиоприемниках, усилителях, генераторах и др.) часто требуется осуществлять преобразования колебаний или усиление их не на одной какой-либо частоте, а в целой полосе частот. В этих случаях и применяют связанные колебательные контуры, рассчитывая их на пропускание частотной полосы заданной ширины. В любом радиоприемнике современного образца, в телевизорах и других устройствах широко применяются трансформаторы высокой частоты, называемые также „полосовыми фильтрами", позволяющие регулировкой индуктивной связи между контурными катушками и изменениями величины затухания контуров добиваться равномерного усиления полосы частот от нескольких килогерц до многих мегагерц (в зависимости от значения основной резонансной частоты).

Связанные колебательные контуры

Рис. 25. Кривые резонанса связанных контуров.

Реостатная связь между колебательными контурами чаще всего встречается как случайная, возникающая вследствие недостаточно продуманного монтажа схемы или небрежно выполненного ремонта, когда контакты в соединениях ненадежны. Случайно возникающие связи в радиоаппаратуре могут нарушать ее работу и потому весьма нежелательны. Часто реостатная связь образуется за счет монтажа заземляемых деталей и участков схемы непосредственно на общем шасси прибора. В качестве меры борьбы с этим применяют массивные собирательные заземляющие шины, присоединяемые к шасси в одной  только точке, а на всем остальном их протяжении хорошо от него изолированные.

На рис. 25 приведено несколько примеров связи контуров, используемых в радиоаппаратуре. Схема случая гальванической связи редко осуществляется намеренно, но зато она очень- часто встречается как самопроизвольно образующаяся паразитная связь между деталями радиоприемника, телевизора и т. д. вследствие непродуманного монтажа или небрежно выполненного ремонта.

Смотрите также