Известно, что скорость распостранения волны в катушке индуктивности для разных частот разная, и подчинена довольно сложным закономерностям, зависящим от её пропорций, абсолютных размеров и материала изготовления. Кроме того, в ней могут находиться несколько типов волн одновременно: LC-резонанса и стоячих волн. Если первый тип волн, учитывая особенности гармоник, можно рассчитать достаточно просто по формуле Томсона, то режим стоячих волн зависит от конструктивных особенностей катушки, и находится по куда более сложным закономерностям. Так например, отношение частот для полу и четвертьволнового режима будет находиться в диапазоне 1.3-1.8 раз.

Этот калькулятор позволяет совместить два типа волн в однослойной катушке учитывая её разнообразные конструктивные особенности. Предполагается, что исследуемая катушка возбуждается с помощью индуктора расположенного в её нижней части (по рисунку). В отличие от предыдущей версии здесь учтено больше параметров, исправлены некоторые ошибки, и применяются более точные формулы для определения индуктивности и влияния диэлектрической проницаемости. Теперь в расчёте учитывается толщина изоляции провода и его диаметра. Благодаря проведённым исследованиям появилась возможность учитывать ёмкость земли для LC-резонанса. В этой версии расширен диапазон возможных точек пересечения графиков за счёт откладывания по оси X отношения высоты намотки к диаметру катушки. Так же, как и ранее, оранжевые графики отражают возможные для данной катушки частоты LC-резонанса, а голубые — для стоячей волны.

По просьбам читателей добавлен подсчёт активного сопротивления на резонансной частоте и добротности катушки.

Ещё одной важной особенностью новой версии является подсчёт нескольких точек пересечения одновременно; они могут быть образованы сразу несколькими гармониками или двумя режимами стоячих волн: полу и четвертьволновым. Это позволяет исследователю увидеть наиболее общую картину из всех возможных вариантов. Если выбраны несколько гармоник, то на графике они располагаются по порядковому номеру — снизу вверх. Если выбраны оба режима стоячих волн, то нижний график четверьволновой, а верхний — полуволновой. Пересечения графиков подсвечены кружками, при нажатии на которые можно получить детальный отчёт по параметрам катушки в этой точке.

График можно сфокусировать на выбранной точке отключив лишние гармоники и режимы стоячих волн. Например, нас интересует точка пересечения второй гармоники с 1/2 волны. Тогда исследовать график можно установив в поле «Гармоники LC-резонанса» значения «от 2 до 2», а в поле «Кратности длины волны» оставить галочку только на «1/2». Также, для этого можно активировать функцию «Сфокусировать данные для этой точки», а затем нажать кнопку «Подсчитать».

Параметр «Кратность частоты модуляции» по умолчанию — единица. Это означает, что исследуется совмещение гармоник LC-резонанса со стоячими волнами, а модуляция отсутствует. Если этот параметр больше единицы, то вместо гармоник LC-резонанса исследуется гармоники образованные модуляцией основной частоты. Все подробности этого режима описаны здесь.

Отдельно нужно остановиться на параметре «Ёмкость заземления». У него три режима. 1 — когда заземление отключено и уединённая ёмкость схемы, подключаемой к катушке, мала. 2 — ручной. В этом режиме вы вводите этот параметр самостоятельно, на основе наблюдений или же измерений. 3 — автоматический. В этом случае программа сама пытается приблизительно вычислить эту ёмкость. На чётных гармониках LC-резонанса этот параметр не влияет на работу реальной катушки и не учитывается калькулятором.

Одна из методик для расчёта схемы, в которой задействован данный калькулятор, находится здесь.

Этот калькулятор может сохранять полученные вычисления в ваш аккаунт. Для этого вы должны быть зарегистрированы на этом сайте. Вы можете сохранить результат вычисления, который здесь называется словом «проект», нажав на кнопку «Сохранить в аккаунт», а затем полностью восстановить данные из раздела «Мои проекты».

Используемые материалы

• Волгов В. А. Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры
• Robert Weaver, Numerical Methods for Inductance Calculation, 2016
• Alan Payne. SELF-RESONANCE IN COILS, 2014
• Диэлектрическая проницаемость