测试使用2mH的工字型电感在接收150kHz导航信号中性能
简 介: 在 测试基于2SK241的150kHz的高频放大器 及其相关的博文讨论了使用自行绕制工字型电感接收在 全国大学省智能车竞赛 中节能信标组中的150kHz导航信号。下面讨论一下是否可以使用手边具有的一款工字型的电感来接收150kHz导航信号。通过对于手边的2mH的工字型电感用作150kHz导航信号的接受测试。实验证明它的确可以用于接收无线信号,但灵敏度小于使用Litz线自行绕制的接收电感。这主要原因是形成的接受天线的Q太低,因此即使在相同的体积小,Q降低也减少了天线输出的电压。
关键词
: 智能车竞赛,节能信标组,150kHz导航,工字型电感,谐振,品质因子
01 接收150kHz导航信号
在 测试基于2SK241的150kHz的高频放大器 及其相关的博文讨论了使用自行绕制工字型电感接收在 全国大学省智能车竞赛 中节能信标组中的150kHz导航信号。下面讨论一下是否可以使用手边具有的一款工字型的电感来接收150kHz导航信号。
1.电感基本参数
- 电感尺寸:
-
高(mm):17.1
直径(mm):10
▲ 2mH的工字型电感
使用SmartTweezer(10kHz)测量电感的电气参数:
- 电气参数:
-
电感(mH):2.054
串联电阻(Ω):1.778
使用 NanoVNA矢量网络分析仪 测量电感的电气参数。
- 电气参数:
-
电感(mH):2.139
串联电阻(Ω):61.21
品质因数(Q): 32.93
▲ 使用NanoVNA测量电感的参数(150kHz)
对照在 测试基于2SK241的150kHz的高频放大器 使用Litz线自行绕制的电感,它的参数对比如下:
电感种类 | 电感(uH) | 串联电阻(Ω) | 品质因子(Q@150kHz) |
---|---|---|---|
Litz线自行绕制电感 | 1064.5 | 6.69 | 149.9 |
成品工字型电感 | 2139 | 61.21 | 32.93 |
可以看到成品的电感由于没有使用Litz线,对应的电感的品质因子要低得多。
2.谐振电容
根据上面测量电感,计算在f0=150kHzf_0 = 150kHzf0=150kHz下对应的并联谐振电容:C0=1(2πf0)2⋅L0=0.526nFC_0 = {1 \over {\left( {2\pi f_0 } \right)^2 \cdot L_0 }} = 0.526nFC0=(2πf0)2⋅L01=0.526nF
使用两个102的电容进行串联形成谐振电容。使用NanoVNA测量他们在150kHz串联电容为0.511nF,与C0相差的电容使用55pF的可调电容来补偿。
▲ 使用NanoVNA测量谐振电容
02 接入JFET放大检波电路
1.实验电路
使用在 测试基于2SK241的150kHz的高频放大器 应用的电路,将上面的电感和谐振电容接入下面电路。施加工作电压+12V,静态电流4mA。
使用无感塑料改锥调节可调电容C2使得输出Vdc最大。最大电压约为350mV。
▲ JFET放大检波电路
下面是搭建在面包板上的实验电路。
▲ 搭建在面包板上的实验电路
2.测量接收效果
下面在大约不同的位置测量检波输出。
距离 | 1米 | 2米 | 3米 | 4米 | 5米 |
---|---|---|---|---|---|
接收信号(mV) | 4820 | 299.8 | 7.70 | 3.90 | 0.51 |
将发射关掉,输出电压:0.019mV。
3.测量金属板对于发射线圈影响
(1)同学提出的问题
根据在TSINGHUAZHUOQING公众号同学们提问,反映底板对于电磁信号的影响。
卓大卓大,我们在铺设新赛道的时候,调车时遇到了一个问题,就是在一个直角的两边,电感采集到的最大值竟然相差了800多,这会是什么原因呢? 只有一段边出现了值突然减少了800,别的段都是正常的。
▲ 普通的底板对于普通的电磁信号的影响
有些同学建议测试底板对于150kHz的信号的影响。
(2)测试金属板对于发送线圈影响
使用一个变成为25厘米,厚度为3mm的铝箔放置在发送线圈上,观察接收信号的变化。
将发送线圈放置在距离1.5米处。输出限号为1.5V左右。当遮挡有金属板时,接收信号的幅值下降到0.8V左右。这说明金属物在附近会降低发射线圈对外辐射的电磁场的场强。
※ 测试总结
通过对于手边的2mH的工字型电感用作150kHz导航信号的接受测试。实验证明它的确可以用于接收无线信号,但灵敏度小于使用Litz线自行绕制的接收电感。这主要原因是形成的接受天线的Q太低,因此即使在相同的体积小,Q降低也减少了天线输出的电压。
对于发送线圈附近的金属物会削弱线圈发送的150kHz的导航磁场强度。
■ 相关文献链接:
- 测试基于2SK241的150kHz的高频放大器
- 第十六届全国大学智能汽车竞赛竞速比赛规则
- 一款DIY矢量网络分析仪:NanoVNA
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