無線機とアンテナ

パッチン・コアの高周波特性（１）

パッチン・コアの高周波特性（１）

Amazonで購入したパッチン・コアはメーカーもブランドも材質も分からない。
LC直列回路の共振周波数の変化を利用して、コア材の磁気特性を推定した。

測定ブロック図

コイルは、内径26mm、外径30mmの塩ビパイプに、0.5mmのエナメル銅線を30回巻いている。
計算上のインダクタンスは22.8μHである。
バリコン（2連）は並列接続で最大293pF、局発側単独で最小6pF（何れも公称値）が可変範囲である。
従ってコイルとバリコンによる共振周波数は最低1.95MHz、最高13.6MHzとなる。
実験では最低共振は1.8MHzであったので、Lは上の計算値よりやや大きい様だ。
バリコンの接続を外した場合、コイルの浮遊容量による共振は30MHzであった。
なお、rは50Ω（1/4W金属皮膜抵抗）、発信器の出力は1.0V(p-p)とした。

コアを挿入しない空芯の時
　　　　共振周波数：f₀
　　　　インダクタンス：L₀

コアを挿入した時
　　　　共振周波数：f₁
　　　　インダクタンス：L₁

　　　　f₀=1/2π√（L₀C）
　　　　f₁=1/2π√（L₁C）

見かけの比透磁率を　μ_a　とすれば、

　　　　μ_a=L₁/L₀=（f₀/f₁)^2

　　　　空芯コイルの断面積：S₀
　　　　コアの断面積　　　：S₁

荒い近似で、μ_r/μ_a=S₀/S₁ と考えると、

　　　　μ_ｒ=μ_a*S₀/S₁=S₀/ S₁*（f₀/f₁）^{^2}
測定結果
μ_rの値はφ8とφ12コアでは略10、φ6.5コアでは略12で、周波数15MHzまでほぼ一定である。φ6.5のμ_rがやや高いが材質の違いなのか、コイル内及びコア内における磁界及び磁束密度分布が異なる故なのか、分からない。何れにせよ、荒い近似の下で計算しており、正しさは保証されない。
15MHz以上ではコイルとバリコンによる共振条件が作れず測定できなかった。30MHzはバリコンを外して得られた共振であり、共振周波数はコアの挿入によって変化しなかったので、μ_ｒ=1とした。
但し、この測定法は周波数が高くなる程、計測器のリード線や周囲物体の影響を受け易くなるので、μ_rが15MHz以上で徐々に低下し、30MHzで磁性を失うと結論するのは危険である。

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