大功率通信設備中電感組件的設計方法

摘要：電感組件在短波通信領域內有著廣泛的使用，功率越大，電感組件承受的溫度越高、電壓越高，因此在大功率通信設備中，如何實現電感組件的電感值穩定、耐高溫、耐高壓，確保性能可靠，就成為非常重要的研究課題。本設計介紹一種應用于短波通信領域，大功率通信設備中電感組件的設計方法。將不同材料的優點結合起來，通過一種新穎的結構形式，使得這種電感組件，電感值穩定、性能可靠、結構新穎、裝配方便，同時滿足耐高溫、耐高壓的要求。

關鍵詞：結構;材料;電感值;耐高溫;耐高壓

一、引言

短波通信系統中，短波發射機的輸出阻抗一般為50歐，短波天線的阻抗會隨著頻率的變化而變化，且變化的范圍較大，短波發射機不能直接和短波天線相連，否則會損壞短波發射機，因此需要在短波發射機和短波天線之間接入天線調諧器。天線調諧器的主要功能是實現短波發射機和短波天線之間良好的阻抗匹配，使短波發射機的輸出功率達到最大，保證短波發射機輸出的射頻信號能有效地輻射出去。

天線調諧器主要由匹配網絡、控制單元、調制解調單元、檢測單元等組成。電感組件是天線調諧器中匹配網絡的重要組成部分之一，它的電感值的穩定直接影響到天線調諧器的調諧性能。隨著現代無線電通信技術的高速發展，發射機功率越來越大，電感組件承受的溫度、電壓越來越高，因此在大功率通信設備中，固定電感線圈的材料和結構就尤為關鍵。

聚四氟乙烯材料可在-180℃～250℃的范圍內長期使用，具有優異的化學穩定性，高度的電絕緣性，但缺點是強度低，剛性差。純環氧層壓玻璃布板機械強度高，支撐可靠，但耐高溫不夠。本設計正是解決這一問題，設計一種新穎的結構形式，將聚四氟乙烯材料和純環氧層壓玻璃布板結合起來使用，做成電感骨架，用來固定電感線圈，使得電感組件的電感值穩定，既能滿足耐高溫、耐高壓的要求，又能滿足結構簡單、裝配方便、支撐可靠，強度高的要求。

二、電感組件的整體構成

這種電感組件，由電感線圈和電感骨架構成。電感線圈由銅帶T2繞制而成，不同的圈數，可以得到不同的電感值，根據需要的電感值，來確定所需要繞制的圈數，可以做到電感值在4.22μH～24.8μH范圍內。電感骨架主要是由側板1、側板2、板條1、板條2、板條3、板條4、支柱1、支柱2、支柱3、支柱4、固定板1、固定板2、固定片1、固定片2和8個螺柱等組成，如圖1所示。

三、電感骨架的結構形式

電感骨架主要是由側板1、側板2、板條1、板條2、板條3、板條4、支柱1、支柱2、支柱3、支柱4、固定板1、固定板2、固定片1、固定片2和8個螺柱等組成。和電感線圈直接接觸的板條1、板條2、板條3、板條4選用耐高溫、耐高壓的聚四氟乙烯板，側板1、側板2、支柱1、支柱2、支柱3、支柱4、固定板1、固定板2選用機械性能好，強度高的純環氧層壓玻璃布板，將兩種材料的優勢充分地發揮了出來，做成牢固可靠的電感骨架。

（一）側板1、側板2的設計要點

側板1、側板2，如圖2所示，結構和尺寸完全相同，均采用純環氧層壓玻璃布板做成，這種材料機械強度高，韌性較好，電絕緣性優良，防水、防潮、防霉，支撐可靠。側板上有3組孔，每組4個。第一組為4個直徑為3.2mm的沉頭通孔，360°均勻分布在直徑為62mm的圓周上，用來分別安裝支柱1、支柱2、支柱3、支柱4;第二組為4個直徑為3.2mm的沉頭通孔，360°均勻分布在直徑為77mm的圓周上，用來分別安裝板條1、板條2、板條3、板條4;第三組為4個直徑為5.5mm的通孔，均勻分布在側板的四個角，用來將整個電感組件安裝在網絡底板上。

（二）板條1、板條2、板條3、板條4的設計要點

1.電感組件中的板條1、板條2、板條3、板條4直接和電感線圈相接觸，在大功率通信設備中，電感線圈上承受的溫度高、電壓高。這就需要和電感線圈直接相接觸的板條1、板條2、板條3、板條4也要能承受高溫、高壓。因此板條1、板條2、板條3、板條4都采用聚四氟乙烯板做成，這種材料能耐高溫，可在-180℃～+250℃的范圍內長期使用，具有優異的化學穩定性，耐腐蝕，同時具有高度的電絕緣性，介電常數較低，介電損耗很小，非常適合用于做這種需要耐高溫、耐高壓的絕緣件。如圖3所示。

2.板條1、板條2、板條3、板條4的兩端低于板條開槽部位2mm，有利于裝配時將電感線圈順利地旋進槽內。如圖3所示。

3.板條1、板條2、板條3、板條4的中間部位一側開槽，槽的寬度為1.8mm，槽的深度為3mm，槽與槽之間的間距為4.6mm，槽的個數根據所需要的電感線圈的圈數來定，電感線圈的圈數又取決于電感值的大小。槽用于和電感線圈相配合，卡住電感線圈。板條1、板條2、板條3、板條4開槽的起始位置依次增加1.1mm，形成螺旋狀，保證了電感線圈的間距和需要的電感值。如圖3所示。

4.電感線圈的寬度為9mm，厚度為1.6mm，采用銅帶T2繞制而成，這種材料導電導熱性能優異、延展性好，耐腐蝕。電感線圈表面鍍銀Ep·Ag7，再涂SP-2002S電接觸保護劑，經過電鍍工藝處理后的電感線圈具有良好的導電性、導熱性、抗氧化性和可焊性，保護劑可以提高鍍銀層表面抗氧化性能，防止早期變色。當電感線圈和電感骨架組裝好后，電感線圈和側板內側的最小距離是39mm，如圖4所示，經實驗測得，這個距離能保證電感線圈可以承受3.5萬伏的高壓，滿足了大功率通信設備對電感組件承受高壓的要求。

5.側板1、側板2需要和板條1、板條2、板條3、板條4牢固地連接在一起，但因為板條1、板條2、板條3、板條4所用的材料為聚四氟乙烯板，強度低，剛性差，不能直接加工出螺紋孔，所以在板條1、板條2、板條3、板條4的兩端各加工1個直徑為5mm的通孔，如圖3所示，分別用來裝入八個螺柱，螺柱內有螺紋孔。再用不銹鋼螺釘穿過側板，旋入螺柱中，將側板1、側板2和板條1、板條2、板條3、板條4牢牢地固定在一起。

6.板條1、板條2、板條3、板條4的另一側分別開有兩個寬度為6mm的槽，如圖3所示，分別用來安裝固定板1、固定板2，加強強度，起支撐作用。

7.板條1、板條2、板條3、板條4上分別有兩個直徑為3.2mm的通孔，根據電感線圈兩端的位置，用不銹鋼螺釘和螺母穿過相應板條附近的通孔，分別將固定片1、固定片2和相應的板條固定在一起。

8.板條1、板條2、板條3、板條4上分別有1、2、3、4個標記孔，標記孔的直徑為1.5mm，深度為0.5mm。裝配時，根據標記孔的個數，將板條1、板條2、板條3、板條4按順序依次擺放，和側板1、側板2固定在一起。改變板條1、板條2、板條3、板條4的安裝順序，可以相應地改變電感組件的旋向，左旋或右旋。

（三）支柱1、支柱2、支柱3、支柱4的設計要點

支柱1、支柱2、支柱3、支柱4，如圖5所示，結構和尺寸完全相同，均采用純環氧層壓玻璃布板做成，這種材料具有優良的機械性能，強度高，可以直接攻打螺紋孔，支柱1、支柱2、支柱3、支柱4的兩端各有1個M3的螺紋孔，分別用于和側板1、側板2固定在一起。支柱1、支柱2、支柱3、支柱4的長度和板條1、板條2、板條3、板條4的長度相同。

裝配時，支柱1、支柱2、支柱3、支柱4分別穿過固定板1、固定板2上4個直徑為10mm的孔，用不銹鋼螺釘穿過側板1、側板2，將支柱1、支柱2、支柱3、支柱4和側板1、側板2牢固地安裝在一起。因為板條1、板條2、板條3、板條4的材料選用的是聚四氟乙烯，強度低，剛性差，不足以在板條的縱向上形成支撐，而支柱1、支柱2、支柱3、支柱4正好彌補了板條的強度不足，在板條1、板條2、板條3、板條4的縱向上提供了牢固可靠的支撐。

（四）固定板1、固定板2的設計要點

固定板1、固定板2，如圖5所示，結構和尺寸完全相同，均采用純環氧層壓玻璃布板做成，這種非金屬材料具有優良的機械性能，質地密實、堅硬，強度好。固定板1、固定板2的厚度為6mm，外徑為76mm，中間有一直徑為46mm的孔，起到減重的作用，4個直徑為10mm的孔，360°均勻分布在直徑為62mm的圓周上。裝配時，固定板1、固定板2分別卡在板條1、板條2、板條3、板條4的兩個寬度為6mm的槽內，在板條1、板條2、板條3、板條4的截面方向上加強支撐。

這種支柱1、支柱2、支柱3、支柱4和固定板1、固定板2相配合的結構形式為電感線圈的固定提供了牢固可靠的支撐，彌補了板條1、板條2、板條3、板條4的強度不夠。這樣整個電感組件既能承受高溫、高壓，又能安裝可靠，滿足其使用要求。

（五）固定片1、固定片2的設計要點

固定片1、固定片2，如圖6所示，結構和尺寸完全相同，均采用黃銅帶H62做成，這種金屬材料力學性能好、可加工性好、可切削性好、耐腐蝕、容易焊接。固定片1、固定片2表面鍍三元合金Ep·（CuSnZn）15·S，經過電鍍工藝處理后的固定片1、固定片2具有良好的導電性、抗氧化性和可焊性。

固定片1、固定片2上分別有一個3.2mm×6.2mm的長圓孔，用不銹鋼螺釘、螺母，通過長圓孔，將固定片1、固定片2和相應的板條固定在一起，還可以用長圓孔來調節固定片1、固定片2和電感線圈之間的距離，保證固定片1、固定片2和電感線圈接觸部位完全貼合，和電感線圈焊在一起時牢固可靠，因為大功率通信設備中，電感線圈承受的溫度很高，所以焊接時需要使用高溫焊錫絲。固定片1、固定片2上還分別有一個長8mm，直徑為3mm的大半圓孔，和外部連接用的連接線的一端放置在此孔中，然后用高溫焊錫絲焊牢。固定片1、固定片2的這種結構，既保證了電感線圈不會在板條上轉動，確保電感值的穩定，又通過焊有連接線實現了電感組件和外部的連接。

（六）八個螺柱的設計要點

八個螺柱均用黃銅棒HPb59-1做成，這種材料可切削性好，有良好的力學性能，強度高。螺柱表面鈍化Ct·P，保持螺柱材料的本色。螺柱為長7mm，直徑為5mm的圓柱體，在螺柱側面上有一個M3的螺紋通孔。裝配時，八個螺柱分別放置在板條1、板條2、板條3、板條4兩端的直徑為5mm的通孔中，不銹鋼螺釘穿過側板，旋入螺柱的螺紋孔內，將側板1、側板2和板條1、板條2、板條3、板條4牢固地安裝在一起。

四、結束語

隨著短波通信技術的不斷發展，短波通信系統的應用越來越廣泛，在國際通信、搶險救災、海事求救、軍事通信等方面發揮著重要作用。因此，作為短波通信設備中不可缺少的電感組件，其性能可靠就至關重要。綜上所述，這種結構的電感組件，耐高溫，耐高壓，結構新穎實用，裝配方便，電感值可以做到4.22μH至24.8μH范圍內，可廣泛使用于短波大功率通信設備中。

參? 考? 文? 獻

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作者單位：智穎? ? 中電防務科技有限公司

智穎（1971-），女，漢族，江蘇，本科，工程師 ，研究方向：電子設備結構設計。