Трансформатор от микроволновки характеристики: Сварочный аппарат из четырех микроволновок

Содержание

Сварочный аппарат из четырех микроволновок


Полноценный сварочный аппарат можно собрать из четырех микроволновок. Найти их в наше время не составит труда, модели могут отличаться. Конструкция не сложная, разбирать сердечники трансформаторов не придется. Такой самодельный сварочник вполне способен обеспечит ток 200 А, чего отлично хватит для поддержания стабильного горения дуги.

Понадобится для сборки аппарата


  • Четыре трансформатора от микроволновых печей.
  • Провод с внешним диаметром 7 мм, с внутренним диаметром жили 4,5 мм (16 кв. мм.) — 13 метров.
  • Сетевой провод 1,5 кв. мм. — 2 метра.
  • Держатель электрода и заземляющий зажим.

Изготовление сварочного аппарата


Разбираем микроволновые печи и вынимаем из них трансформаторы. Больше ничего из них не понадобится. В среднем, каждый трансформатор имеет мощность 800-1000 Вт. Все они повышающие, а значит вторичная обмотка имеет большее число витков. Обычно она находится сверху, но бывают и исключения, так что учтите.

Спиливаем ее болгаркой с обеих сторон. Это можно сделать и ручной ножовкой.

С одной стороны и с другой.

Чтобы извлечь центральную чать воспользуемся сверлом. высверливаем отверстие и остатки проволоки выбиваем. Так же между двумя этими массивными обмотками есть ещё и третья. Она состоит из нескольких витков и служит для накала катода магнетрона. Ее тоже удаляем, она не нужна.

Трансформаторы подготовлены для дальнейшей намотки. Но перед этим рекомендую проверить сопротивление всех обмоток — оно должно быть примерно равно у всех четырех. И не лишним будет так же проверить замыкание на сердечник, мало ли что…
Так мы подстрахуемся и проверим, не повредили ли мы обмотки при механическом воздействии. Или не сделал ли кто-нибудь это до нас, если вы нашали эти микроволновки в неизвестном состоянии.

Возьмем провод 16 квадратов и длиной примерно 13 метров.

Этим проводом наматываем обмотки на всех трансформаторах последовательно и в одном направлении.
Всего должно получиться 32 витка, 8 на каждый трансформатор.

Должны остаться примерно метровые концы провода для подключения зажима и держателя. Трансформаторы располагаем в виде квадрата.

Соединяем все сетевые обмотки параллельно друг другу. Самое главное соединить все правильно, иначе трансформаторы будут работать в противофазе.

Включаем в сеть. Замеряем напряжение на выходе. Оно должно быть примерно равно 30-32 В. Если оно кардинально отличается — проверяйте включение всех обмоток.

Проверяем клещевым амперметром ток короткого замыкания. Конечно его проблематично замерить, так как провод резко нагревается, но прибор показывает 326 А. Ток при горении дуги естественно будет меньше.

Сварочный аппарат почти готов. Возьмем деревянный дощечку и привернем к ней все трансформаторы саморезами.

Из круглой палки и толстой стальной проволоки сделаем ручку для переноски.

К выходным проводам вторичной обмотки привернем купленный держатель электрода и заземляющий зажим. А ко входу первичных обмоток приделаем сетевую вилку.

Испытания сварочного аппарата


Берем электрод тройку

Попытаемся приварить к стальному уголку кусок толстой стали.

Дуга горит вполне стабильно.

Все приварилось хорошо.

Свариваем две стальные толстые шпильки.

Я не профессиональный сварщик, поэтому вышло не совсем ровно. Главное что все исправно работает.


Данный сварочный аппарат не имеет регулировки тока, есть и другие недостатки, но для домашнего использования сгодится. Все пока! До новых встреч!

Смотрите видео


Как сделать споттер из двух трансформаторов микроволновки: советы

Для ремонта автомобильного кузова используются различные приспособления. Одно из них — это споттер. Необязательно его покупать. Можно делать споттер из двух трансформаторов микроволновки.

Как работает споттер

Принцип работы этого устройства напоминает аппарат точечной сварки. Этот вид сварки называется “сварка сопротивлением”:

  • “масса” споттера закрепляется зажимом на кузове;
  • в необходимом месте прижимается рабочий инструмент, к которому подключен электрод;
  • повторно-кратковременно включается сварочный ток;
  • место сварки нагревается до температуры, на 10% меньше температуры плавления;
  • после остывания рабочий инструмент “прилипает” к кузову.

В качестве рабочего инструмента используются шайбы, крючки, обратные молотки и другие элементы. После завершения работы эти детали отламываются от основания.

Важно! Место контакта необходимо зачистить наждачной бумагой.

Для уменьшения длины кабелей и потерь в них, электрическая схема аппарата находится в корпусе, рядом с местом сварки. Собрать ее можно из двух старых трансформаторов, в том числе взятых из вышедших из строя микроволновых печей, и нескольких дополнительных деталей.

Электрическая схема этого устройства работает следующим образом:

  • напряжение сети подается на первый понижающий трансформатор;
  • пониженное напряжение подается на диодный мост, где оно преобразуется из переменного в постоянное;
  • через переключатель выпрямленное напряжение заряжает конденсатор;
  • при включении режима сварки реле отключает конденсатор от диодного моста и включает в цепь управления тиристора;
  • открывшийся тиристор подключает к сети второй трансформатор, имеющий низковольтную обмотку из 2-3 витка из кабеля сечением 50 мм²;
  • после разрядки конденсатора тиристор закрывается, и сварка прекращается.
  • после разрядки емкости и отключения кнопки “Импульс”цикл повторяется.

Важно! Длительность и величина импульса сварочного тока зависит от емкости конденсатора и параметров резистора.

Выбор деталей

Схема состоит из нескольких деталей. От их выбора зависит надежность и работа аппарата.

Трансформаторы

Эти аппараты берутся готовые или перематываются старые, взятые из б/у микроволновок и другой аппаратуры:

  •  Обеспечивает работу схемы и заряд конденсатора. Питает электросхему напряжением 12В. Его мощность значения не имеет.
  •  Через его первичную обмотку разряжается конденсатор, а вторичная создает импульс сварочного тока. Обеспечивает работу сварочного инструмента. Во вторичной обмотке 2-3 витка кабеля или толстой шины.

Выбор трансформатора СВЧ для споттера производится по мощности – чем она выше, тем более мощным получается устройство.

Тиристоры и диоды

Тип тиристора может быть любым. Единственное требование – ток не менее 50А и напряжение не менее 300В. Параметры диодов, питающих рабочий инструмент, и режим работы аналогичные. Поскольку аппарат работает в импульсном режиме, диоды и тиристоры на радиаторы не устанавливаются.

Вместе эти элементы составляют тиристорный ключ. Вместо тиристора и мощных диодов допускается применение симистора с теми же рабочими параметрами.

Диодный мост, питающий конденсатор, изготавливается из любых маломощных диодов, например, 226Б.

Информация! Хотя сеть считается 220В, это действующее значение напряжения синусоидальной формы. Расчет параметров диодов и тиристоров производится по максимальному значению синусоиды, которое больше в √3 и составляет 308В.

Конденсаторы и резисторы

Переменное сопротивление регулирует величину сварочного тока. Регулировка силы и продолжительности сварочного импульса производится управлением угла открытия тиристора. Для этого служит переменный резистор. Его величина составляет 100Ом. Поскольку он находится в цепи управления тиристора, ток, текущий через него минимален и составляет несколько миллиампер. Поэтому мощность резистора значения не имеет.

Конденсатор электролитический, емкостью не менее 1000мкФ, с рабочим напряжением более 25В.

Изготовление споттера

Сделать споттер из трансформатора от микроволновки можно самостоятельно. Рабочий инструмент изготавливается исходя из конкретных задач или приобретается в магазине. Электрическая часть собирается в любом подходящем металлическом корпусе, там же устанавливаются выключатели и регулятор сварочного тока.

В стенках сверлятся отверстия Ø10-20мм для охлаждения, сверху крепится ручка для переноски, а сбоку устанавливаются клеммы для подключения “массы” и электрода. На лицевой панели желательно установить индикаторы сети и работы, а также амперметр, для контроля величины сварочного тока.

Изготовление трансформаторов

В электрической схеме споттера используются два трансформатора. Их можно взять от старых СВЧ-печей.

Вторичная обмотка трансформатора №1 перематывается на напряжение 12В или используется без переделки.

Переделывать необходимо трансформатор №2:

  • Удаляется вторичная катушка. Если она намотана отдельно от первичной, то витки срезаются ножовкой по металлу, а для разматывания обмотки, намотанной сверху на первичную, устройство необходимо полностью разобрать.
  • После удаления вторичной обмотки аппарата наматывается сварочная катушка. Она состоит из 2-3 витков кабеля сечением 50мм². Между первичной и вторичной обмотками прокладывается лакоткань или другой аналогичный материал.
  • Аппарат собирается и устанавливается в корпус. Вывода подключаются к клеммам.

Для увеличения силы тока сварки допускается использовать два одинаковых устройства, включенных в параллельную работу.

Совет! Для повышения надежности на концы силовых обмоток напрессовываются наконечники, а все соединения выполняются болтами.

Споттер, сделанный своими руками, способен заменить дорогое покупное устройство.

Что такое микроволновая печь: принцип работы, виды

Микроволновая печь – это бытовая техника, предназначенная для разогрева, разморозки и приготовления водородосодержащих продуктов методом облучения молекул сверхвысокочастотными, электромагнитными колебаниями — движение молекул (трение) приводит к разогреву продукта на глубине до 5 см.

от его поверхности (зависит от мощности магнетрона).

Чем мощнее магнетрон в микроволновке, тем глубже проникновение электромагнитных волн в продукты, следовательно быстрее и разогрев.

Устройство и принцип работы


По элементу управления магнетроном, создающим магнитные волны, разделяют трансформаторные и инверторные микроволновые печи.

Микроволновая печь конструктивно состоит из:

  1. Магнетрон, который непосредственно излучает микроволны.
  2. Повышающий трансформатор или инвертор — подает высокое напряжение на магнетрон.
  3. Металлический корпус (рабочая камера), в котором происходит разогрев пищи.
  4. Охлаждающий вентилятор.
  5. Волновод, обеспечивающий передачу излучения в камеру от магнетрона.
  6. Вращающийся стеклянный столик.
  7. Панель управления с кнопками и регуляторами.

Нагрев продукта в микроволновой печи основан на принципе дипольного сдвига – преобразования электромагнитного излучения в тепловую энергию. Под действием магнитного поля, которое вырабатывает магнетрон, полярные молекулы, содержащиеся в продукте, начинают сдвигаться, выстраиваясь согласно силовым линиям. Поскольку поле переменное меняется и направление движения.

Раскачиваясь и сталкиваясь между собой, молекулы увеличивают кинетическую энергию тела, что приводит к повышению его температуры.

Нагрев в результате диполярного сдвига зависит от свойств молекул и особенностей межмолекулярного взаимодействия. Частота излучения магнетрона 2,450 ГГц оптимально подобрана для воздействия молекул воды в жидком состоянии.

Отдельно можно отметить устройства, совмещающее в себе духовой шкаф. Подобное сочетание позволяет существенно экономить место на кухне.

Преимущества встроенной духовки с  микроволновкой — большой выбор моделей и количество функций.

Виды микроволновок

По типу конструкции микроволновки делятся на несколько видов:

  1. Соло-модели. Это модели обладающие только функцией СВЧ, без дополнительных программ — предназначены только для разогрева и разморозки продукта.
  2. С грилем. В камере установлен нагреватель (кварцевый или металлический ТЭН). Микроволновые печи с грилем способны не только разогревать пищу, но и запекать её как в обычной духовке. Количество, расположение и мощность нагревателей зависит от функциональных особенностей конкретной модели.
  3. С конвекцией. В заднюю стенку внутренней камеры вмонтирован вентилятор, разгоняющий горячий воздух по всему объёму, обеспечивая равномерное запекание продукта.
  4. Со встроенной пароваркой. Модели комплектуются контейнером, в который заливается вода. Внутри камеры микроволновки она разогревается до кипения и превращается в пар.
  5. Инверторные печи. В таких СВЧ- печах трансформатор заменён электронной платой. В результате мощность снижается или повышается плавно, а не скачкообразно, как в традиционных моделях.

Особенности встраиваемых микроволновок описаны в этой статье.

Особенности эксплуатации

При эксплуатации микроволновой печи придерживайтесь следующих мер безопасности:

  1. Не включайте пустую СВЧ печь.
  2. Не включайте в розетку с повреждённым проводом.
  3. Во избежание возгораний внутри камеры следите, чтобы продукты не перегревались.
  4. Разогревайте продукты только в предназначенной для этого посуде: стеклянной, фарфоровой, изготовленной из термоустойчивого пластика. Металлическими ёмкостями разрешается пользоваться только в режиме гриля.
  5. Вскрывайте герметичную упаковку, чтобы она не взорвалась внутри камеры — требуется отток скопившегося пара, чтобы снизить давление.

После готовки или разогрева пищи в микроволновой печи протирайте внутренние стенки влажной губкой. В противном случае остатки жира могут воспламениться при последующих включениях. Внешнюю и внутреннюю поверхность камеры протирайте влажной тряпкой без использования агрессивных чистящих средств, чтобы влага не попала в вентиляционное отверстие.

Параметры

Объём внутренней камеры

Все микроволновки в зависимости от объёма внутренней камеры условно делятся на три категории:

  1. Объёмом до 20 литров. Отличаются небольшими габаритами и подходят для 1-2 пользователя. Курицу или индюшку целиком в такой печи не приготовить.
  2. От 20 до 28 литров. Подходят для семьи из 3-4 человека. В камеру микроволновки такого объёма войдёт широкое блюдо и курица целиком.
  3. Свыше 28 литров. Подойдёт для семьи из 5 человек и более. Модель оптимальна, если требуется готовить или разогревать одновременно большой объём пищи.

Гриль

С помощью гриля продукты готовят, а не просто их подогревают. Например, запекают овощи или жарят рыбу с корочкой.

Существует 2 основных типа гриля:

ТЭНовый. Это металлическая трубка с нагревательным элементом внутри, размещённый в верхней части камеры.

Достоинства:

  • Простота.
  • Надёжность.
  • Равномерный нагрев продукта.

Чтобы усилить мощность гриля и увеличить скорость приготовления пищи, внутри камеры может быть установлено несколько ТЭНов. В зависимости от конструкции они могут быть подвижными и неподвижными. Подвижные могут менять своё положение, обеспечивая равномерный прогрев продукта во время приготовления, и упрощая процесс уборки.

Кварцевый. Это кварцевая трубка с нагревательным элементом внутри, закрытая металлической решёткой. По сравнению с ТЭНовым грилем у него есть ряд преимуществ:

  • Не занимает рабочее пространство камеры, поскольку скрыт в её потолке.
  • Экономичен.
  • Прост в уходе.

При этом кварцевый гриль не меняет положение и не обеспечивает равномерный прогрев продукта. В некоторых моделях встречается нижний гриль – встроенный в дно камеры инфракрасный нагреватель. СВЧ-печь с грилем стоит дороже соло-моделей, поэтому приобретать её стоит только, если владелец планирует готовить, а не просто разогревать пищу.

Внутреннее покрытие

Существует три основных вида покрытия внутренней камеры: эмаль, керамика, нержавейка. Они отличаются друг от друга трудоёмкостью в очистке и долговечностью.

  1. Эмаль. Самое бюджетное покрытие. При длительном использовании эмаль желтеет, на ней могут появиться трещины и сколы. Покрытие трудоёмкое в уходе, требует специальных чистящих средств.
  2. Керамика или биокерамика. Прочное, долговечное и доступное по цене покрытие. Легко чистится мягкими моющими средствами.
  3. Нержавеющая сталь. Самое долговечное и дорогостоящее из всех видов покрытий в микроволновках — устойчиво к механическим повреждениям. Требует тщательного ухода – на глянцевой поверхности после готовки остаются брызги и капли жира. Такое покрытие нежелательно чистить абразивными веществами, оставляющие царапины.

Панель управления

Существует 3 типа управления СВЧ-печью:

  1. Механическое. Представляет собой 2 регулятора: один задаёт мощность, другой время разогрева. Достоинства такого типа управления – простота и низкая стоимость. Недостаток – нельзя точно выставить время приготовления. В моделях с механическим типом управления легко перегреть блюдо.
  2. Кнопочное. В моделях с кнопочным типом управления устанавливают дисплей, на котором отображается точное время приготовления. Такие СВЧ-печи могут не только разогревать, но и готовить разные блюда. Кнопочное управление уступает в надёжности механике, но превосходит сенсор.
  3. Сенсорное. Самый современный и востребованный тип управления. Отличается большим выбором программ по разогреву и приготовлению продукта, даёт возможность точно выставить время работы печи. Кнопки и выступающие части отсутствуют, поэтому за панелью легко ухаживать. Единственный недостаток – высокая цена.
Человеку, который берёт СВЧ печь просто для разогрева пищи стоит обратить внимание на бюджетные модели с механическим управлением. Если прибор приобретают, чтобы готовить в нём, лучше остановить свой выбор на устройстве с сенсорной панелью.

Мощность

Мощность – это одна из базовых характеристик микроволновой печи. Именно от неё зависит, как быстро разогреется и приготовится блюдо. Мощность соло-моделей колеблется в диапазоне 500 – 1100 Вт. Чем выше этот показатель – тем быстрее разогреется продукт. У моделей с грилем мощность увеличивается до 1500 Вт.

В режиме гриля устройство потребляет больше всего электроэнергии. В СВЧ-печах с конвекцией этот показатель достигает 2 кВт. Чем выше мощность – тем выше цена модели и затраты по электроэнергии.

Дополнительные функции и приспособления

Именно они определяют возможности микроволновой печи. Выделим самые известные:

  • Автоприготовление. Программа, которая подбирает время приготовления и мощность в зависимости от веса и наименования продукта.
  • Контейнер-пароварка. Бюджетный аналог встроенной пароварки. В контейнер с двойным дном заливается вода, которая закипает во время приготовления и превращается в пар.
  • Блокировка от детей. Встречается в моделях с сенсорным и кнопочным управлением. При включённой блокировке панель управления не реагирует на нажатие кнопок.
  • Вертел. Металлический штырь, который вращается внутри камеры. На вертеле запекают большие куски мяса, шашлык, овощи.
  • Очистка паром — облегчает процесс ухода за внутренней камерой, размягчает засохшие пятна жира и грязи.
  • Отложенный старт — поможет приготовить или разогреть блюда к нужному времени.
  • Отключение звуковых сигналов – функция актуальна для пользователей, кому мешают громкие звуки, например, если спит маленький ребенок.

Не будут лишними и дополнительные аксессуары, идущие в комплекте – вертела, колпаки, чаши для пара, посуда для запекания, многоуровневые подставки и т.д.

Самая частая неисправность микроволновок

Практически все модели часто подвержены одной неисправности. В определенный момент микроволновка не реагирует на нажатие кнопок или повороту рычагов. Как правило, происходит это из-за засорения или выхода из строя микропереключателей, предназначенных для защиты от случайного включения при открытой дверце: на дверце присутствуют замки с выступающими частями, которые замыкают/размыкают минимум 3 микропереключателя, соединенных последовательно.

Повреждение одного не даст сработать остальным. Чаще это просто засорение, и в домашних условиях легко диагностируется резким захлопыванием дверцы. Если при резком захлопывании дверцы микроволновки управление реагирует на нажатие и печь включается, требуется заменить микропереключатель или очистить прилегающий к нему механизм (обычно загрязняется жиром).

Производители

Выделим несколько производителей, чья продукция занимает лидирующие позиции на рынке сбыта:

  1. LG. Широкий модельный ряд и доступная цена обеспечивают популярность потребителей.
  2. Samsung. Устройства, выпускаемые под этим брендом, отличаются разнообразным дизайном, надёжностью и практичностью.
  3. Panasonic. Это первая компания, выпустившая микроволновую печь с инвертором. Продукция отличается надёжностью и функциональностью.
  4. Bosh. Немецкий бренд производит технику премиум-класса. Отличительные черты – современный дизайн и надёжность.
Ишматов Бахадыр
Администратор и создатель ресурса ТехноГуру, практикующий радиоэлектронщик. Ремонтом электроники занялся со школьной скамьи (в те годы это были магнитофоны, транзисторные радиоприемники, ламповые телевизоры и радиолы). Паять научился в 7 летнем возрасте. Поделитесь записью с друзьями в социальных сетях Возможно Вам будет интересно:

Микроволны101 | Конические трансформаторы

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу главную страницу согласованных сетей

Нажмите здесь, чтобы перейти на нашу страницу о четвертьволновых трюках

Нажмите здесь, чтобы перейти на нашу страницу по VSWR

На этой странице обсуждаются экспоненциальные и конические трансформаторы Клопфенштейна (и, возможно, другие). Трансформаторы используются для согласования одного импеданса с другим (от Z1 до Z2). В большинстве случаев импедансы являются чисто реальными (не индуктивными или емкостными). За счет сужения линии передачи можно реализовать очень широкополосное согласование импеданса (низкий КСВН) в широкой полосе пропускания, чем длиннее конусность, тем шире полоса частот.(з / л)

Вот график полного сопротивления линии конусного трансформатора длиной 10 (единицы измерения произвольные), который используется для согласования ZL / Z0 = 10.

Мы добавим сюда математику, чтобы вы могли увидеть, как выглядит импеданс по частоте.

Трансформатор Клопфенштейна

Эта тема была добавлена ​​кем-то в Endwave, который предпочитает не указывать свое имя в ней. Спасибо, Марк! Мы планируем расширить его в будущем, после того как найдем статью 51-летней давности.

В январских материалах IRE 1956 г. Р. В. Клопфенштейн представил уравнения, которые можно использовать для проектирования конусов линий передачи. «… конус Дольфа-Чебычева является оптимальным в том смысле, что он имеет минимальную величину коэффициента отражения в полосе пропускания для указанной длины конуса» . Один из недостатков конуса Клопенштейна состоит в том, что на концах конуса возникает разрыв импеданса или ступенька.

Подпрограмму Mathcad для синтеза измерений можно найти по адресу:

http: // www.gb.nrao.edu/~rnorrod/mcadindex.html

Еще впереди!

Микроволны101 | Основные понятия

Предупреждение: информация, содержащаяся ниже, может превратить вас в старого доброго мальчика из микроволновки! Пожалуйста, ознакомьтесь с нашей подборкой эмпирических правил использования микроволновой печи на отдельной странице. Посетите нашу страницу с рекомендациями по книгам, а также страницу о колледже, чтобы получить дальнейшее образование в удивительной области микроволновой техники.

Вот несколько быстрых ссылок на содержание на этой и других страницах с базовой информацией по СВЧ-технике:

Что делает микроволнового инженера?

А как насчет аутсорсинга?

Микроволновая промышленность

Системы отопления (отдельная страница)

Приложения дистанционного зондирования и противодействия (например, радар)

Коммуникационные приложения

Атмосферное ослабление

Медицинские приложения (отдельная страница)

Направленное энергетическое оружие — пятое приложение?

Освещение

RF — применение шести?

Микроволновая спектроскопия — седьмое применение? (отдельная страница)

Сравнение военных и коммерческих приложений

IEEE Microwave Theory and Techniques Society (отдельная страница)

Спектр СВЧ

Буквенные диапазоны частот

Какая частота? (отдельная страница)

Преобразование частоты

Пропускная способность

Линии передачи и волновое сопротивление

Волновое сопротивление (отдельная страница)

Почему пятьдесят Ом? (отдельная страница!)

Импеданс свободного пространства

Согласование импеданса

Диэлектрическая и эффективная диэлектрическая проницаемость

Как думать в дБ (отдельная страница)

Использование греческих букв в микроволновой технике (отдельная страница)

Сосредоточенные элементы в сравнении с распределенными элементами

КСВН и обратные потери

Диаграмма Смита (отдельная страница)

Глубина кожи (отдельная страница)

S-параметры (отдельная страница)

Волновод (отдельная страница)

Что делает микроволнового инженера?

Прежде всего, давайте напомним всем, что микроволновая электроника — это в общем и целом аналоговая наука , в отличие от большей части другой электротехники, которая в основном перешла на цифровую . Мы думаем об аналоговом как о реальной жизни, а о цифровом — как об «реалити-шоу» электроники. На самом деле никто не слушает цифровую музыку и не видит цифровое телевидение, ваши чувства аналоговые. Цифровая связь должна осуществляться с помощью аналогового радиосигнала. Аналоговая инженерия никогда не исчезнет.

Если бы нам пришлось резюмировать, что отличает микроволнового инженера от «нормального» инженера-электрика, мы бы сказали, что для того, чтобы подружиться с компьютерными фанатами, требуется знание всего нескольких простых концепций. Это S-параметры, диаграмма Смита, децибелы, линии передачи (включая волновод, который на самом деле не является линией передачи, но выполняет ту же функцию) и глубина скин-слоя.Обратите внимание, что мы не упомянули антенны, потому что считаем это почти отдельной темой от микроволновой техники! Забавно то, что вы можете быть экспертом по всем этим вопросам без какой-либо продвинутой математики или даже без высшего образования, но без высшего образования будет сложно получить работу инженера в этой отрасли. Вот отличный список колледжей, которые предлагают образование в области микроволновой техники!

Вы узнаете обо всех этих и многом другом, начиная с этой страницы.К счастью, существует огромное количество программного обеспечения для анализа электронного проектирования, которое делает всю тяжелую работу за вас.

Вот совет Microwaves101: если вы хотите добиться успеха в этой области (или в любой другой), самое главное — любить свою работу. Нет ничего важнее энтузиазма, даже большие мозги. Если вам не особенно интересны микроволновые печи, займитесь чем-нибудь другим. Если вам не интересна какая-либо работа, и вам все равно, что о вас думают люди, станьте инвестиционным банкиром и живите за счет тяжелого труда других!

Здесь, в Соединенных Штатах, профсоюзы предоставляют тысячи сотрудников, которые выполняют большую часть утомительной работы, с которой инженеры не справятся (и выполняют ее с энтузиазмом ), и мы благодарим их за их ежедневный вклад и желаем им удачи в следующем. коллективные переговоры (если это слово!) Относитесь к ним с уважением, и они будут к вам милы.Спасибо Лайлу за то, что напомнил нам о профсоюзном лейбле!

Ищите ярлык Союза!

А как насчет аутсорсинга?

Повлияет ли аутсорсинг в развивающиеся страны на микроволновую промышленность США, как на ИТ-отрасль? Мы так не думаем по двум причинам. Огромная часть микроволновой промышленности связана с оборонными работами и инфраструктурой (мозговые башни). Аутсорсинг имеет такой же смысл, как и аутсорсинг местной пожарной охраны.

Вторая причина, по которой микроволновая инженерия является хорошей областью для изучения студентами американских колледжей, заключается в том, что производство сложного оборудования требует гораздо более высоких вложений, чем обслуживание центра обработки вызовов: начальные проблемы с качеством могут ограничить всемирный микроволновый бизнес развивающихся стран, даже если они может предложить более низкую цену. Ниже показано изображение простого гаечного ключа «Питтсбург Фордж», произведенного в Индии и проданного в США. Один удар кулаком с таким оборудованием вернет потребителя обратно к инструментам Craftsman (сделанные в Америке).С другой стороны, появление в развивающихся странах микроволнового оборудования, которым они могут гордиться, — это всего лишь вопрос времени. Когда мы очнемся от нынешней рецессии, можно с уверенностью сказать, что многие предприятия по производству сложных полупроводников в Соединенных Штатах исчезнут, а Азия агрессивно заберет значительную часть этой части микроволновой промышленности. А в недалеком будущем вы, возможно, будете водить Tata!

Микроволновая промышленность

Компоненты и системы микроволновых печей — это индустрия с многомиллиардным оборотом в 10 миллиардов долларов, как вам нечеткие данные? Сообщество дизайнеров невелико, возможно, всего от 50 000 до 100 000 человек в США считают себя работающими в области микроволнового излучения (эта оценка основана на наблюдаемой посещаемости ежегодного симпозиума IEEE IMS с учетом того, сколько из нас должны оставаться дома и заниматься реальными делами). Работа).

Каковы «большие тройки» применений микроволн в повседневной жизни?

  • Отопление
  • Дистанционное зондирование и противодействие
  • Связь

Отопление

Вот страница об использовании микроволновой печи для нагрева.

Дистанционное зондирование и контрмеры

Самыми известными системами дистанционного зондирования являются радары (радионаправления и определения дальности), которые используют передатчик для освещения объекта и приемник для определения его положения или скорости (или того и другого).

Другой класс дистанционного зондирования — радиометрия. Радиометрические системы не нуждаются в передатчике, они просто собирают естественную электромагнитную энергию и обрабатывают ее для формирования изображений. Радиометрические приемники терагерцового диапазона скоро будут использоваться в качестве систем безопасности в аэропортах, при условии, что ACLU позволит охранникам увидеть всех нас обнаженными. Еще одним прекрасным примером дистанционного зондирования является новая визуализация «Т-луча», которую делают на терагерцовых частотах такие компании, как Teraview.

Радиоастрономия использует огромные тарелки для захвата невероятно слабых радиочастотных сигналов из космоса, чтобы восстановить происхождение Вселенной, начиная с Большого взрыва. Теперь у нас есть страничка по этой теме!

Давайте объединим системы глобального позиционирования с дистанционным зондированием, потому что устройство GPS «определяет», где оно находится.

Меры противодействия дистанционному зондированию включают все типы оборудования для создания помех, обычно связанного с военным применением. Заинтересованы в электронных средствах противодействия? Подумайте о том, чтобы стать старым вороном!

Мы также будем рассматривать RFID как использование микроволн для измерения.

Приложения связи

Системы связи включают приложения для спутниковой связи, радио, телевидения, беспроводной связи и передачи данных, а также все их комбинации. Мы займемся этим позже … или раньше, если кто-то пришлет нам материал!

Применение в медицине

Вот страница о медицинском применении микроволн.

Пятое приложение?

Оружие направленной энергии со временем составит новую категорию микроволнового применения.Это включает в себя новый луч боли Пентагона, а также мощные микроволновые системы (HPM), которые можно использовать для поражения оружия, такого как ракеты, и даже отключения наземной техники (за исключением дизельных двигателей, у которых нет системы зажигания).

Вот отличная информация о луче боли с сайта wired.com на случай, если вы захотите узнать о его влиянии на собак, солнцезащитный крем и алкоголиков!

https://www.wired.com/2013/04/air-force-directed-energy/

https://www.wired.com/2013/05/pain-ray-dummies/

Говоря об использовании микроволн в качестве оружия, вот страница о биологических эффектах электромагнитного излучения.Расслабьтесь и наслаждайтесь приготовленным в микроволновой печи попкорном!

Шестое приложение?

ВЧ-освещение — относительно новая тема для микроволновой техники. В серной лампе используется магнетрон с частотой 2,45 ГГц, чтобы возбуждать серу и выделять приятный для глаз спектр света. Мы начали страницу по этой теме здесь.

Сравнение военных и коммерческих приложений

Мы часто разделяем микроволновые технологии на коммерческие или военные / аэрокосмические приложения. Примерно половина людей, использующих микроволновые печи, работает в коммерческих приложениях, а половина — в военных / авиакосмических отраслях.Всем известно, что люди, которые работают в военных / аэрокосмических микроволновках, обычно более мужественны, чем их коммерческие братья.

Коммерческие приложения микроволновой технологии включают в себя интерфейс для большинства беспроводных устройств, которые вы используете каждый день, таких как сотовые телефоны, пейджеры, беспроводные локальные сети, спутниковое телевидение, радио XM и ту классную игрушку с GPS, которую вы получили в День отца. К сожалению, годы бума коммерческих микроволновых технологий, похоже, остались позади, поскольку телекоммуникационная инфраструктура была перестроена, а конкуренция привела к снижению цен на услуги беспроводной связи. Кто знает, уловки с видеофонами и Bluetooth могут в конечном итоге принести в эту отрасль реальные деньги. Разве каждый не хочет иметь возможность купить пачку жевательной резинки в торговом автомате, нажав несколько кнопок на своем мобильном телефоне? Благодаря Nokia вы можете сделать это в Финляндии прямо сейчас! Мы не затаили дыхание, ожидая появления большого количества новых гаджетов здесь, в США, у Второй рецессии Буша есть еще несколько лет.

Военные и аэрокосмические приложения, вероятно, тратят больше средств на исследования, чем на коммерческие.Возможно, намного веселее работать в этой сфере, где стоимость часто НЕ так важна, как производительность. Как бы вы предпочли провести свою карьеру: с командой из 100 инженеров, пытающихся снизить стоимость сотового телефона за 20 долларов на один доллар за шесть недель, или с командой из четырех инженеров, проектирующих модуль радиоэлектронной борьбы стоимостью в миллион долларов за шесть лет?

Пожалуй, самые крутые программы разработки микроволнового излучения спонсируются DARPA, Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США. Вот страница с обзором некоторых из их текущих работ.

Вот отдельная страница, на которой обсуждаются спецификации MIL для микроволнового оборудования.

Если вы хотите работать в оборонной промышленности США, скорее всего, вашему работодателю потребуется разрешение на безопасность, выданное Агентством безопасности обороны (DSS). Это займет некоторое время (возможно, шесть месяцев), и если вы родились за пределами страны, были осуждены за преступление или объявили о банкротстве, возможно, вам лучше пересмотреть свой выбор карьеры. Хотя DSS может попросить вас подписать что-то, что позволит им использовать полиграф для проверки вашей биографии, мы никогда не слышали об этом.Они наверняка спросят вас, употребляли ли вы запрещенные наркотики, но есть вероятность, что они не заметят, как вы употребляли травку во время учебы в колледже, или оборонная промышленность потеряет 47% всех кандидатов. Их не волнует ваша сексуальная ориентация, и они не будут спрашивать о ваших религиозных предпочтениях.

Публикация результатов исследований для оборонных работ имеет дополнительное ограничение правил международной торговли оружием (ITAR).

Спектр СВЧ

Так что такое микроволновка? Есть некоторые разногласия по поводу точных пределов частоты.Мы определяем его как электромагнитную волну в диапазоне от 300 МГц до 300 ГГц в соответствии с рекомендациями Pozar’s Microwave Engineering, , которые позволяют инженерам микроволнового излучения максимально широко использовать электромагнитный спектр. Ниже 300 МГц это называется очень высокой частотой ( VHF , спасибо, Крис!), Выше 300 ГГц вы находитесь в субмиллиметровом диапазоне. Частота терагерца означает 10 12 циклов в секунду, приближаясь к инфракрасному излучению. Ой!

Вот отдельная страница Microwaves101, на которой представлена ​​таблица частот, используемых различными системами, такими как полицейский радар, радио XM, автомобильный радар и т. Д.Проверить это!

Говоря о частотах, вы часто встретите буквенные обозначения частотных диапазонов в микроволновом поле. Хотя буквенные полосы считаются устаревшими, вам следует запомнить некоторые из наиболее распространенных обозначений (например, стандарты IEEE, показанные ниже), если вы когда-нибудь захотите стать старым добрым мальчиком в микроволновке.

Буквенные диапазоны частот

Эта информация перенесена на отдельную страницу!

Миллиметровые волны в сравнении с микроволнами

Следующее различие между миллиметровыми волнами и микроволнами принято почти повсеместно: частоты с длинами волн в свободном пространстве менее одного сантиметра, но больше одного миллиметра называются миллиметровыми волнами.Таким образом, спектр миллиметрового диапазона начинается с 30 ГГц и продолжается до 300 ГГц, где длина волны в свободном пространстве меньше одного миллиметра. Добро пожаловать в диапазон субмиллиметровых волн, вы на пути к инфракрасному излучению и терагерцовым частотам.

Некоторые инженеры по СВЧ боятся миллиметровых волн, полагая, что решать проблемы труднее на более высоких частотах. Это иррациональное мышление, оборудование миллиметрового диапазона не требует ничего нового, компоненты просто меньше. Давайте проиллюстрируем концепцию, сравнив рок-группу Kiss и миниатюрную трибьют-группу Tiny Kiss:

.

Поцелуй

Tiny Kiss

Да, они служат той же цели, но один меньше.Подробности есть, даже парень, который играет Хаима Вица (он же, всеми любимый участник группы Джин Симмонс), самый высокий. Понял?

Пропускная способность

Полоса пропускания — это мера того, на какой диапазон спектра может реагировать ваша микроволновая система. Полоса пропускания часто указывается в мегагерцах или гигагерцах, рассчитывается от низкой частоты F L до высокой частоты F H, , полоса пропускания определяется как (F U -F L ). Пропускная способность выражается несколькими другими способами, которые мы определим здесь:

Ширина полосы по трем дБ : для сети с неидеальной частотной характеристикой (которая включает все физические сети ) ширина полосы по трем дБ — это то место, где коэффициент передачи S21 падает от своего максимального пика на три дБ. Точно так же вы можете описать сеть с помощью ее ширины полосы в два или один дБ.

Процентная полоса пропускания : для системы, которая работает от низкой частоты F L к высокой частоте F H, процентная полоса пропускания задается как 100% x (FH-F L ) / F C. F C — центральная частота, равная (F H + F L ) / 2. Обратите внимание, что по этому определению можно иметь более 100% полосы пропускания; Усилитель, работающий от 100 МГц до 10 ГГц, имеет полосу пропускания 200%.На этой странице есть дополнительное объяснение процентной пропускной способности.

Мгновенная полоса пропускания : это мера того, насколько широкий спектр может реагировать система без какой-либо настройки типа. По аналогии с радио, ширина полосы ПЧ в американском FM-приемнике составляет около 200 кГц, что необходимо для передачи полного спектра вещательного FM-сигнала. Демодулятор обрабатывает эту полосу пропускания, чтобы получить полосу основной полосы частот приблизительно 18 кГц. Эффект «сжатия» этой обработки приводит к превосходному соотношению сигнал / шум, присущему FM-передаче.(Спасибо за исправление, Майлз!)

Настраиваемая полоса пропускания : настраиваемая полоса пропускания — это мера того, насколько широкий спектр может реагировать система, позволяя пользователю изменять настройки, такие как частота гетеродина. Для приемника настраиваемая полоса пропускания почти всегда больше, чем мгновенная полоса пропускания. AM-радио имеет настраиваемую полосу пропускания от 540 кГц до 1600 кГц или более одного МГц полосы пропускания. Это примерно в 100 раз больше мгновенной пропускной способности.

Что означает полоса пропускания октавы ? Это означает, что верхняя рабочая частота в два раза больше нижней рабочей частоты, например, усилитель, который работает от 2 до 4 ГГц, имеет полосу пропускания в одну октаву.Происхождение слова октава восходит к теории музыки, где октава — это интервал из восьми нот в мажорной гамме. Для справки, интервал от среднего до до высокого на фортепиано составляет октаву; высокий C в два раза выше звуковой частоты среднего C.

Устройство с октавной полосой пропускания всегда имеет полосу пропускания 67% (посчитайте для домашнего задания!)

Преобразование частоты

Фундаментальная проблема электромагнетизма состоит в том, что для излучения сигнала в свободное пространство антенна должна иметь длину волны порядка 1/10 или более.Таким образом, для передачи голоса без какого-либо преобразования с повышением частоты потребуется 30-километровая антенна для сигнала 10 кГц! Таким образом, сигналы основной полосы частот должны перемещаться на несущих волнах, которые находятся на РЧ и СВЧ частотах. Смесители — это устройства, которые используются для преобразования одной частоты в другую. Повышающее преобразование означает, что вы увеличиваете частоту своего сигнала, а понижающее преобразование означает, что вы его уменьшаете.

Частоты гармоник

Частота гармоники — это частота сигнала в 2, 3, 4 и т. Д.Почему его называют гармоническим? Потому что в музыке гармонические частоты 2X, 3X, 4X хорошо звучат вместе (они гармоничны, как Del Vikings). Частоты 2X и 4X — октавы, 3X — октава плюс идеальная квинта.

Частота субгармоники равна 1/2, 1/3, 1/4 сигнала.

Линии передачи и волновое сопротивление

Когда вы закончите изучать параграф ниже, загляните на нашу страницу характеристического импеданса!

Что такое линия передачи? Вот наше определение: это любая проводящая структура, которая поддерживает электромагнитную волну «в неволе».В большинстве линий передачи используются два провода, один из которых считается заземлением. Сюда входят коаксиальный кабель (внешний проводник заземлен), микрополосковый и полосковый. Линия передачи, в которой не используется пара проводников, является волноводной. Кстати, здесь мы говорим о линиях передачи без потерь или, по крайней мере, почти без потерь. У нас есть целая глава, посвященная линиям электропередачи, нажмите здесь, и мы вас туда перенесем.

Что такое «субстрат»? Это изоляционный материал, поддерживающий линии передачи.В микрополосковых и полосковых линиях подложка представляет собой диэлектрическую пластину, на которую нанесены и протравлены полосковые проводники и заземляющие пластины.

Когда инженеры по СВЧ говорят о «системе на 50 Ом», что это означает? Распространенное заблуждение состоит в том, что если вы поместите омметр на землю и провод коаксиального кабеля на 50 Ом, вы всегда получите 50 Ом. Это не тот случай, вот о чем мы говорим: линии передачи обладают двумя важными свойствами, которые зависят от их геометрии, их индуктивности на единицу длины и их емкости на единицу длины.«Характеристический импеданс» системы рассчитывается из отношения этих двух:

Z = sqrt (L ‘/ C’)

, где L ‘- индуктивность на единицу длины, а C’ — емкость на единицу длины. Обратите внимание, что более высокая индуктивность означает более высокий импеданс, а более высокая емкость означает более низкий импеданс. Заметьте также, что единицы длины не имеют значения, поскольку они «потеряны в соусе». Единицы индуктивности и емкости должны быть самосогласованными, например пикогенри / фут и пикофарад / фут.

Как узнать индуктивность и емкость на единицу длины конкретной линии передачи? Какая разница, когда все это уже было рассчитано для вас около миллиона раз и существует множество программ, которые рассчитают это для вас. Вам следует позаботиться о том, какие параметры в геометрии линии передачи управляют относительной емкостью и индуктивностью на единицу длины, чтобы вы почувствовали, что контролирует импеданс.

Начнем с коаксиального кабеля.Индуктивность на единицу длины в основном связана с диаметром центрального проводника. Уменьшите этот диаметр (оставив все то же самое), и вы увеличите индуктивность. Это также увеличивает характеристический импеданс в соответствии с приведенным выше уравнением. Заполнение кабеля материалом с более высокой относительной диэлектрической проницаемостью увеличивает единицу емкости и снижает полное сопротивление линии.

Другой пример: микрополосковый. Здесь единичная емкость и индуктивность неразрывно связаны друг с другом; Расширение микрополосковой линии уменьшает ее индуктивность, но увеличивает ее емкость.Следовательно, широкие линии всегда имеют меньший импеданс, чем узкие линии для данной высоты подложки. Как и в случае коаксиального кабеля, диэлектрическая проницаемость подложки имеет большое влияние на емкость; использование подложки с более высокой диэлектрической проницаемостью даст линию с более низким импедансом при прочих равных условиях. Поэтому важно не перепутать материалы Rogers Duroid, поскольку после травления схемы довольно сложно судить о диэлектрической проницаемости только по цвету и текстуре!

Почему пятьдесят Ом?

Теперь перенесено на отдельную страницу для более подробного обсуждения!

Импеданс свободного пространства

Точное характеристическое сопротивление свободного пространства составляет 120π Ом, что составляет приблизительно 377 Ом. Зачем? Это объясняется (или должно быть) на нашей странице характеристического импеданса.

Согласование импеданса

Согласование импеданса источника и нагрузки важно для получения максимальной передачи мощности. Если у вас нагрузка 75 Ом, вы не хотите использовать ее с источником 50 Ом, потому что это неэффективно. Вы можете узнать больше о простой математике, лежащей в основе передачи максимальной мощности, нажав здесь.

Простое преобразование импеданса может быть выполнено с использованием четвертьволновых трансформаторов. Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу главную страницу, посвященную трюкам с четвертью волны!

Диэлектрическая проницаемость и эффективная диэлектрическая проницаемость

«Диэлектрическая проницаемость» — это еще один способ сказать «относительная диэлектрическая проницаемость».Посетите нашу отдельную страницу о диэлектрической проницаемости для получения дополнительной информации по этому вопросу. Хотя некоторые люди используют фразу «относительная диэлектрическая проницаемость», это неверно, как если бы мы говорили «снова дежавю».

Помните, как на уроке физики вы узнали, что диэлектрическая проницаемость используется для расчета емкости конденсатора? Чем выше диэлектрическая проницаемость, тем выше емкость конденсатора. Для идеального конденсатора с параллельными пластинами емкость рассчитывается по формуле:

& RxA) / D

, где ε 0 — диэлектрическая проницаемость свободного пространства (спасибо, Maarten!), Ε R — относительная диэлектрическая проницаемость (диэлектрическая постоянная ) материала между пластинами, A — площадь параллельных пластин, и D — расстояние между ними.Технически, чтобы это выражение было точным на 100%, материал, окружающий пластины, должен иметь такую ​​же относительную диэлектрическую проницаемость ε R , но это вызывает лишь небольшую ошибку в расчетах в большинстве случаев. ε 0 равно 8,854×10 -12 Фарад на метр (вы должны сохранить это в памяти). Чаще всего в микроволнах наиболее важна диэлектрическая проницаемость ε R .

Для электромагнитного излучения диэлектрическая проницаемость среды, в которой распространяется волна, равна ε R ε 0 .В вакууме или в сухом воздухе ε ε R равно единице, и сигнал распространяется со скоростью света. Вся электромагнитная энергия, от мощности 60 Гц, которую продает вам ваша электрическая компания, до сигналов о том, что последний спутник Марса возвращается на Землю, распространяется очень, очень быстро. В вакууме скорость света, обозначаемая в учебниках буквой c, составляет 2,998 x 10 10 сантиметров в секунду (спасибо, Джаред!), Или 2,998 x 10 8 метров в секунду, или около 186 000 миль в секунду. , что помещает Луну около 1.5 секунд по радио.

Диэлектрическая проницаемость материала может использоваться для количественной оценки того, насколько материал «замедляет» электромагнитный сигнал. Скорость сигнала в любой линии передачи, которая на 100% заполнена материалом с диэлектрической проницаемостью ε R , вычисляется по формуле:

v = c / sqrt (ε R )

Итак, если ваша полосковая или коаксиальная линия передачи изготовлена ​​из материала с диэлектрической проницаемостью 2,2, скорость распространения составляет всего 67% от скорости света в свободном пространстве. Точно так же, поскольку длина волны пропорциональна скорости, длина четвертьволнового трансформатора также составляет 67% от длины волны в свободном пространстве. Таким образом, раскрывается один из приемов уменьшения размера компонентов СВЧ; Используя материалы с более высокой диэлектрической проницаемостью, можно сделать распределенные структуры меньше. Одним из преимуществ использования GaAs для СВЧ-микросхем (известных в промышленности как MMIC) является его диэлектрическая постоянная, равная 12,9, что значительно выше, чем у керамики, такой как оксид алюминия, и большинства мягких подложек.

Очень хорошее практическое правило состоит в том, что электромагнитное излучение в свободном пространстве распространяется примерно на фут за одну наносекунду; более точное значение составляет 0,983571 фута на наносекунду. Это замедляется примерно до 8 дюймов за наносекунду для коаксиальных кабелей, заполненных ПТФЭ (почти все коаксиальные кабели заполнены ПТФЭ или комбинацией ПТФЭ и воздуха). Для получения дополнительной информации см. Наше обсуждение групповой задержки.

Это подводит нас к теме «эффективная диэлектрическая проницаемость». В линиях передачи, реализованных в микрополосковой среде, большая часть электрических полей ограничена внутри подложки, но часть общей энергии существует в воздухе над платой.Это учитывает эффективная диэлектрическая проницаемость. Эффективная диэлектрическая проницаемость линии передачи с сопротивлением 50 Ом на глиноземе толщиной десять мил — это число где-то около 7, что меньше диэлектрической проницаемости основного материала подложки (9.8). Другой пример эффективной диэлектрической проницаемости — создание полосковой схемы с использованием двух листов подложек с разными диэлектрическими постоянными. В первом порядке эффективная диэлектрическая проницаемость была бы средним значением диэлектрической проницаемости двух материалов.Третий пример — это копланарные волноводные линии передачи с воздухом над подложкой. Здесь эффективная диэлектрическая проницаемость очень близка к средней диэлектрической проницаемости подложки и единице (диэлектрическая проницаемость воздуха = 1). Таким образом, эффективная диэлектрическая проницаемость цепей CPW на GaAs (ε R = 12,9) составляет примерно 6,5.

Как думать в дБ

У этой темы появилась отдельная страница.

Сосредоточенные элементы в сравнении с распределенными элементами

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу главную страницу с сосредоточенными элементами.

Когда поведение резистора, конденсатора или катушки индуктивности может быть полностью описано простым линейным уравнением, инженеры по СВЧ называют его элементом с сосредоточенными параметрами. Например, резистор на 50 Ом на низких частотах будет подчиняться закону Ома (V = IxR). Подайте на него пять вольт, и он потребляет 100 миллиампер тока. «Сосредоточенная элементарность» ограничивается компонентами, которые работают на частотах, где они физически намного меньше четверти длины волны. Например, компоненты с осевыми выводами хорошо работают на частотах до 10 МГц, но на частоте 1 ГГц высока вероятность того, что резистор с осевыми выводами будет ближе к разомкнутой цепи или плохой катушке индуктивности, а не идеальный резистор. Вот почему вам, как инженеру СВЧ, редко задают вопрос о цветовом коде резистора!

При работе с микроволновыми частотами необходимо учитывать другие факторы. Чтобы точно рассчитать поведение того же резистора сопротивлением 50 Ом, необходимо учитывать его длину, ширину и толщину металла (из-за скин-эффекта), а также его близость к плоскости заземления. Это когда мы должны рассматривать его как распределенный элемент.

Создавая действительно крошечные детали, вы часто можете рассматривать их как сосредоточенные элементы, даже на микроволновых частотах.Вы должны сохранять критические размеры (такие как длина и ширина тонкопленочного резистора) небольшими по сравнению с электрической четвертью длины волны. Например, если вы разрабатываете микрополосковый нагрузочный резистор на 50 Ом в диапазоне X на подложке из оксида алюминия (диэлектрическая постоянная 9,8), четверть длины волны составляет примерно 120 мил. Лучше, чтобы длина и ширина резистора не превышали 40 мил, иначе вам придется потратить некоторое время на инструмент моделирования EDA, такой как Agilent ADS или Eagleware Genesis, для оценки производительности. Где еще, как не в СВЧ-технике, можно сделать проект из глупого резистора на пятьдесят Ом ?!

Еще одно практическое правило: чтобы считаться «сосредоточенным элементом», ни одна особенность структуры не может превышать 1/10 длины волны при максимальной частоте ее использования.

На низких частотах металл, соединяющий компоненты вместе, рассматривается как идеальное соединение без потерь, без характеристического импеданса и без фазового угла передачи. Когда межсоединения составляют значительную часть длины волны сигнала, эти межсоединения сами должны рассматриваться как распределенные элементы или линии передачи.Крайний пример необходимости учитывать распределенные свойства линий передачи — это когда мы имеем дело с четвертью длины волны. На этой электрической длине (90 градусов) разомкнутая цепь преобразуется в короткое замыкание, а короткое замыкание преобразуется в разомкнутую цепь! Подумайте об этом: короткозамкнутый 90-градусный «шлейф», висящий в шунте от линии передачи, будет невидим для сигналов, распространяющихся по линии передачи, в то время как разомкнутый 90-градусный шлейф, шунтирующий линию передачи, вызовет короткое замыкание и распространяющийся сигнал попадет в шланг! Эту концепцию используют очень многие микроволновые инженеры, так что вам лучше ее понять.

Одним из «классических» распределенных элементов является четвертьволновый трансформатор (мы написали целую главу об этом и других четвертьволновых трюках! Четвертьволновый трансформатор используется для изменения импеданса цепи по следующей простой формуле:

Z 2 = sqrt (Z 0 Z L )

, где Z 2 — характеристическое сопротивление трансформатора, Z L — полное сопротивление нагрузки, а Z 0 — характеристическое сопротивление системы, которую вы пытаетесь поддерживать.Вы обнаруживаете закономерность? Большинство уравнений на этой странице используют функцию квадратного корня … возможно, они не зря поместили эту кнопку на ваш калькулятор Casio!

КСВ и обратные потери

Щелкните здесь, чтобы перейти к более подробному обсуждению этой темы.

VSWR означает коэффициент стоячей волны по напряжению. Это мера того, насколько хорошо сеть соответствует заданному характеристическому сопротивлению (Z 0 ), которое в микроволновой технике почти всегда составляет 50 Ом. Возвратные потери — это еще один способ выразить то же самое. Оба они используются в микроволновой технике, просто чтобы держать вас в тонусе.

VSWR восходит к тем временам, когда «измеритель стоячей волны» был важным элементом лабораторного оборудования. Задолго до того, как вы смогли купить анализатор цепей для измерения согласованности импеданса детали, инженеры использовали измеритель стоячей волны для решения той же проблемы. Небольшой зонд вставлялся в волновод, выход которого выпрямлялся, создавая ток или напряжение, пропорциональное электрическому полю в волноводе.Инженер будет тянуть зонд в продольном направлении по волноводу в поисках локальных максимумов и минимумов показаний. Это происходит из-за стоячей волны внутри линии передачи. Отношение максимального к минимальному зарегистрированному напряжению было известно как коэффициент стоячей волны напряжения (КСВН). По сей день КСВН часто используется для количественной оценки согласованности импеданса детали. Всегда выраженный как отношение к единице, КСВ, равный 1,0: 1, указывает на совершенство (нет стоячей волны). КСВН 2: 1 означает, что максимальное напряжение в два раза больше минимального.Высокий КСВН, такой как 10: 1, обычно указывает на наличие проблемы, например, близкое обрыв или короткое замыкание.

На этом пока все!

Преобразователь СВЧ

становится трансформатором высокого тока

описание видео

ВЗЛОМАН! : СВЧ трансформатор становится сильноточным трансформатором Avialy: Для сварки алюминия требуются специальные высокочастотные сварочные аппараты (нормальный ток 50 Гц, 60 Гц переменного тока — это низкий уровень). Высокая частота предназначена для разрушения оксида, образующегося на поверхности алюминия.
Возможно, вам стоит попробовать сваривать железо и с гораздо более высоким напряжением (например, 50 Вольт, это намного проще, чем алюминий

Дата: 2020-09-05

Комментарии и отзывы: 8

Тони
GreatScott! Причина, по которой ваш Сварочный аппарат не работает, потому что вам нужен другой трансформатор, сначала кабели трансформатора должны проходить вокруг вторичной обмотки трансформатора, а затем после первичной обмотки другого трансформатора, и после этого вы снимаете с него сварочную мощность.

Роберт
Вы должны соединить два трансформатора последовательно. Я сделал это дома, чтобы сделать свой портативный сварочный аппарат. мой. 12в и 3600 + ампер. Он становится очень горячим, но при хорошем охлаждении его можно использовать.

cxaner
Привет, отличный scoot! Кто-нибудь помогал тебе перевести видео на турецкие субтитры. В переводе много неформальных словечек. Я хотел вас предупредить, если вы не знаете.

Ted
потрясающая работа — для алюминия люди выделяют аргон (и я думаю, что некоторые используют азот) в области сварного шва, потому что в противном случае алюминий очень быстро окисляется, прежде чем может образоваться чистый сварной шов.

Dr.
ВНИМАНИЕ: микроволновые печи содержат высоковольтные конденсаторы. Даже в отключенном состоянии они могут убить вас. НЕ ПРИНИМАЙТЕСЬ СВЧ, ЕСЛИ ВЫ ТОЧНО НЕ ЗНАЕТЕ, ЧТО ВЫ ДЕЛАЕТЕ!

breezetix
7. 1к дизлайков — это те, кто любит высоковольтные трансформаторы.
Мне тоже нравится, и это видео все равно понравилось.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *