Ограничения применений элементов колебательных контуров (часть 1)


Обычные элементы контуров, т.е. сопротивления, индуктивности и конденсаторы, используются в диапазоне от очень низких до высоких частот, соответствующих метровому диапазону радиоволн. Однако на сверхвысоких частотах (СВЧ) и особенно на сантиметровых волнах имеет место ряд специфических эффектов. На низких частотах они практически не сказываются на работе схем, но с повышением частоты они приобретают все большее значение и ограничивают работу каждого элемента схемы. Например, индуктивное сопротивление обычной катушки XL=2πfL, т.е. пропорционально частоте. Однако катушка имеет также распределенную между витками емкость. Последняя учитывается в виде эквивалентной емкости Се, шунтирующей катушку, как доказано на рис. 394, а. Ее емкостное сопротивление Хс=1/2πfCe, т.е. обратно пропорционально частоте. На низких частотах это емкостное сопротивление обычно велико, и его шунтирующее действие настолько слабо, что им можно пренебречь. Однако с ростом частоты индуктивное сопротивление катушки возрастает, а емкостное сопротивление междувитковой емкости уменьшается.
Ограничения применений элементов колебательных контуров (часть 1)

Таким образом, для данной катушки существует какая-то частота, где эти реактивные сопротивления становятся равными друг другу. На такой частоте сама по себе катушка выступает в роли контура с резонансным сопротивлением активного характера.
На более высоких частотах емкостное сопротивление катушки еще меньше. Сопротивление катушки становится емкостным. В этом случае катушка действует как конденсатор (см. задачу 1 в конце главы).
Конденсатор с подводящими проводниками также всегда имеет некоторую последовательную индуктивность, как показано на рис. 394, б. Сами пластины конденсатора обладают индуктивностью. На низких частотах сопротивление этой индуктивности незначительно по сравнению с емкостным сопротивлением конденсатора. Однако с ростом частоты индуктивное сопротивление возрастает, емкостное уменьшается. Таким образом создаются условия для последовательного резонанса.