磁環是業餘無線電短波收發器材中不可或缺的一部分。它經常出現在射頻電路的濾波/衰減、差模/共模抑制、扼流（如巴倫）等線路上，更不用說傳統的功率轉換、EMC解決、PFC（功率因數校正）等方面。本人對磁環的應用僅有淺薄了解，鼓起勇氣寫一篇關於磁環挑選的小科普，可能會有錯誤或不足之處，希望能引起大家的共鳴。
用於磁環的材料主要分為：鐵氧體、金屬磁性粉、矽鋼以及非晶態四種主要類型（這種分類可能不夠精確），我對前兩種比較了解。它們的外觀也很多樣，有些類似小串珠、有些是纜線上的卡扣式、還有常見的環形、兩個孔、E形和棒狀（用於中波天線）。有時候因為外觀，也會被稱為磁芯、磁珠或磁棒。
鐵氧體磁環
鐵氧體磁環（Ferrite，請注意不要與fair-rite混淆）的具體材料，還可以細分為鎳鋅鐵氧體和錳鋅鐵氧體，這類磁環的初始磁導率約在100-1000之間。 磁芯損耗低，尤其是在鎳鋅鐵氧體磁環中，是繞巴倫的首選。 它外觀也與傳統的灰色黑色磁鐵相似。
磁芯損耗指的是，由於磁滯、渦流以及剩餘效應等原因，導致磁芯材料產生能量損失。
渦流是指在磁鐵材料內部產生電流，這些電流最終轉化為熱能。磁滯現象是為了克服摩擦而產生的熱量，發生在磁化過程中。剩餘損耗是由於磁感應強度 B 與磁場強度變化不一致所引起的能量損失。 [這裡我可能解釋有誤，請指正]
鐵氧體磁環因為其材質，有時會用Ni、Mn來簡稱。這種鐵氧體通常會在表面塗上一層清漆，不塗漆的表面容易脫粉、失去功能。這種磁環的主要用途是線纜濾波，例如常見的（如打印機等）數據線上的一個塑膠外殼「結塊」。
錳鋅鐵氧體磁環容易獲得磁性、失去磁性。初始的磁導率Ui比鐵氧體高，大概在1000k以上？從外觀來看，比較光滑不易脫粉，顏色較深。如果需要上漆，通常會塗上墨綠色的油漆。細分材質編號通常是K5、K5B、K7等以「K」開頭的。
金屬永磁鐵環
金屬磁粉材料也被稱為鐵粉芯材料，含有樹脂、羧基黏合劑（？）和鐵磁粉。它也細分為許多不同材料配方後綴，例如 -2、-8、-10、-14、-18、-26、-28、-33、-38、-40、-45、-42 等。
它的初始磁導率約在10-100之間。這種類型的磁環通常用於業餘無線電，它們的大小較小，可用於製作阻抗線圈（讓我想到製作USDX繞的磁環），有些具有良好的直流飽和特性，有些適合高頻應用，還有一些常用於功率轉換、訊號濾波等。-8、-2 和 -33 這三種材料的線性度都較好，但 -33 的磁芯損耗偏高。一般用於阻抗線圈時會選擇 -8。
這麼多種類的材料，該如何區分呢？幸運的是，有一套標準化的油漆規範（見下方表格）。
| 材料的後綴 | 初始磁導率 | 油漆 |
|---|
| -2 | 10 | 紅色/透明 |
| -8 | 35 | 黃/紅 |
| -10 | 6 | 黑色/透明 |
| -14 | 14 | 黑色/紅色 |
| -18 | 55 | 綠/紅 |
| -26 | 75 | 黃/白 |
| -28 | 22 | 灰色/綠 |
| -33 | 33 | 灰色/黃 |
| -38 | 85 | 灰色/黑色 |
| -40 | 60 | 綠/黃 |
| -45 | 100 | 全部黑色 |
| -52 | 75 | 綠/藍 |
矽鋼磁環與非晶態磁環
我接觸到的這兩種材料，都是由多片矽鋼磁環疊壓或捲繞而成。根據不同的合金材料，矽鋼磁環可以分為鐵矽鋁、坡相合金、以及鐵矽鎢等。有些文章也提到了具有高磁通性的藍色塗漆磁環，但不知道該歸類到哪一種材質。具體的材質名稱有-026、060、075、090、125、147、160等。常應用於開關電源輸出變壓、PFC（功率因數校正）電感，以及諧振電感和訊號雜訊濾波。
非晶體磁環的初始磁導率為 10k~數百K，通常是塑膠外殼，打開後內部有繞線，因為材質較為脆弱，容易破碎。 常被用於製作共模電感，以抑制低頻傳導干擾。 我目前沒有看到其在無線電方面的應用。
Amidon 編碼及 Fair-rite 的貨號
在之前的介紹中，我們都注意到磁環有一個。有時候我們會聽到「FT240-43」這個頻率，也有時候會看到一個由十個數字組成的編碼（而且通常也會標示為「fairrite」）。這兩個東西之間有什麼關聯呢？
是的，但並非完全如此。首先說明第一種編碼系統，以「FT」開頭的編碼是美國業餘無線電圈中使用的Amidon命名法，其中「FT」代表「ferrite trodoid」（鐵氧體磁環），後面的數字則代表外徑（單位為0.01英寸），例如「FT114」表示外徑為29mm。而橫槓後的數字則是材料配方號。
但究竟是什麼品牌的 Fair-Rite 牌的磁環呢？
Fair-rite 是一家美國老牌的氧化鐵磁環工廠（大概有七十多年的歷史），他們內部有一個產品編號系統，例如 5943001001。前面的兩個數字 59 表示系列（偶爾會看到以 26 開頭的），緊接著的兩個數字代表材料配方（也就是剛剛提到的 FT240-43 的 43）。後面的六個數字是內部編號，沒有規律（順便一提，倒數第二位代表塗層材料，1 是聚對二甲苯，2 是熱固性塑膠，0 表示沒有塗層）。
若要確認對應關係，只能在該商品的頁面查詢內徑高度，然後再到 toroids.info 看看是否能歸類到某種 Amidon 編碼中。
當然，磁環並非只有 Fair-rite 公司生產。早期業餘無線電文章中提及的 NXO-100, NXO-80 等屬於國產編號，此外還有 NGO, GTO, Rx**C, R*H*例如，這類產品。我個人認為，國內廠商生產的大部分產品主要用於工業用途，並沒有針對無線電愛好者（HAM）市場設立專門的生產線。再加上「路徑依賴」的因素，大家習慣使用 Amidon / Fair-rite 的系統。
請注意，部分國產型號實際上只定義了磁導率、電阻率、磁通密度和工作頻率等特性，但同一個型號的外觀尺寸卻有不同的規格。例如，NXO-100至少有8種尺寸規格，其中4種是環形，4種是雙孔，這給選購帶來了一些不便。
那我們去找一個看看
首先，隨意打開一個磁環銷售商家的網頁，看看它有哪些參數標示。我這裡查詢到的編號是 5943001101。
這個磁環來自 unibalun —— 一種可以自定義變換比的比線/無中繼設計，它需要搭配一個較大的 FT82-43。（5943000601)請開始使用。
貿澤 (Mouser) 的庫存顯示：
可以清楚地看到這是由鐵氧體（Ferrite）製成的磁環，外徑為13、內徑為7.9、高度為6.4，其材料配方為「43」，以散裝（Bulk）的方式販售。
再次打開該廠商的頁面 環狀 （5943001101） - Fair-Rite ，包含四種選項卡：基本資訊、電氣資訊、機械資訊和材料資訊。
基本資訊中描述了它的基本材質、尺寸和用途（這裡指的是「抑制20 MHz至250 MHz的傳導EMI」。這種材料也用於電感應用，例如高頻共模扼流圈。」），並特別列出了-43的材料特性，他提供了幾個參數：初始磁導率 (Initial permeability, μi)、剩餘磁通密度Br、矫顽力Hc、損耗因子 tanδ/μi、初始磁導率溫度係數 αμi。
簡單來說，初始磁導率越高，在相同電流下電感值也會越高，但過高的電感容易飽和。-43材料的磁導率屬於中等水平，官方也指出常被用於EMI濾波器和可調變壓器。
對於電氣常數，若是不關心，可以省略。
Σl/A (核心常數) 磁芯常數：用於估算電阻（relectance）。簡單來說，它表示磁性的對磁通的阻力，阻力越大，電感值就越小。
有效路徑長度 (Effective Path Length) 有效的磁路長度——不好意思，我不清楚這指的是什麼。
有效橫截面積 (Ae) 有效截面積：這是用來計算磁通密度 B 的，B = Φ / Ae。 愈大，表示磁性飽和的能力也越高。
有效核心體積 (Ve) 有效的磁芯體積——體積越大，可以承受的功率就越大，但也可能產生副作用，損耗也可能更高（例如，用於變壓或阻抗轉換的BALUN/UNUN需要特別注意）。
AL (電感係數) 電感係數：每圈線圈在磁芯上產生的電感量，單位為 nF/圈². 計算電感值使用
或者您也可以參考磁環的使用說明書，資訊類似。
在 fair-rite 商品頁面下方，還有幾條曲線圖，展示了隨著頻率上升、磁導率下降的情況（請注意橫軸），以及磁導率隨溫度變化的曲線（可以明顯看出在160°C後迅速下降）。第三個圖是在基準頻率（10kHz）下的磁滯迴線（簡單來說就是隨著磁場強度 H 變化，磁通密度 B 的變化，很明顯可以看出飽和現象），以及不同頻率下，磁通隨溫度或直流偏置下降的曲線。
有一些指標需要了解，例如居里溫度 Tc，其值應為約 130°C。一旦超過這個溫度，它就會失去鐵磁性，實際上可使用的最高工作溫度還需再降低 20–30 °C，因此務必注意磁環的工作負載。
此外還有電阻率 ρ（單位為 Ω·cm），電阻率越高，高頻渦流損耗就越低。錳鋅材料的電阻率大約在 10²–10⁴ Ω·cm 之間，鎳鋅則會更高三個數量級。
如果童年時期曾經當過「熊小孩」，拆開電源變壓器的繞組，應該會看到那層薄薄的變壓器矽鋼片疊在一起的情況。每一片都製作得如此薄，就是為了減少渦流損耗。
那麼，究竟該如何選擇呢？
基於實用原則，我首先建議第一次嘗試 DIY 的 HAM（可能指無線電）使用者，可以避免很多不必要的麻煩。例如：
如果想要自己挑選，首先要留意的是最高（短時）的耐受功率。考量到 FT8 等高佔空比的使用（也就是頻率密集且頻繁），建議留出兩倍以上的餘量，以避免過度發熱。例如，我使用 QRP 機器，最高功率為 5W，那麼就可以考慮選擇能耐受 25W 或 20W 的。根據前人的經驗，FT240-43 可以耐受 500W，FT114-43 大約是 150W，而 FT82-43 約為 50W。
關於纏繞用的絕緣線，建議使用聚氨酯塗層的QA型。對於較大的磁鐵環，絕緣線的直徑建議選擇1mm或1.2mm左右，而較小的則選擇0.65mm。有些店家會使用中國線規（CWG）和美國線規（AWG）來標示。
另外，請注意工作頻率。磁環的磁通/磁導與頻率有關，官方頁面的圖表也顯示了這一點。這個工作頻率取決於用途，例如，有些HAM提到NXO-100諧振電感最高可用的工作頻率為15MHz，因此不適合HF應用。我認為如果你用它來製作巴倫，可以不用擔心15MHz的限制（因為它是扼流作用，15MHz的限制並不會影響）。當然，如果你擔心，可以購買NXO-80，NXO-80的最高可用的工作頻率是50MHz或30MHz。
那麼，在哪裡可以買呢？
個人比較推薦在立創商城的海外代購頁面購買磁鐵環。您不需要支付國際運費，只需要支付少量關稅，而且國內運費券經常也能獲得，這確實非常划算，而且能保證是正品。缺點是需要耐心等待一兩週的時間。像是貿澤（Mouser）和得捷（Digikey）都是較大的電子元件倉儲商，但您事先要確定好貨號再下單。這裡提供一些常見的Amidon型號和fair-rite貨號的對應關係 (我真的沒有收fair-rite廣告費XD)。
| 阿米敦編號 | Fair-Rite 編號 | 材料 | 外徑（mm） | 內徑（mm） | 高（毫米） | 單個參考價格/人民幣 |
|---|
| FT140-43 | 5943002701 | 鎳鋅 | 35.5 | 23 | 12.7 | 30 |
| FT114-43 | 5943001001 | 鎳鋅 | 29 | 19 | 7.5 | 14 |
| FT114-43 | 2643801002 | 鎳鋅 | 29 | 19 | 7.5 | 12 |
| FT240-43 | 5943003801 | 鎳鋅 | 61 | 35.5 | 12.7 | 81 |
| FT240-43 | 2643803802 | 鎳鋅 | 61 | 35.5 | 12.7 | 56 |
| FT82-43 | 5943000601 | 鎳鋅 | 21 | 13 | 6.35 | 11 |
| FT82-43 | 5943001801 | 鎳鋅 | 22.1 | 13.7 | 6.35 | 6 |
| / | 5943001101 | 鎳鋅 | 13 | 7.9 | 6.35 | 5 |
| FT50-43 | 5943000301 | 鎳鋅 | 12.7 | 7.15 | 4.9 | 4 |
| / | 2643625002 | 鎳鋅 | 15.9 | 7.9 | 14.28 | 8 |
| FT37-43 | 5943000201 | 鎳鋅 | 9.5 | 4.7 | 3.3 | 12 |
額外內容：如何測試磁環的磁導率
一種簡單的演算法，首先測量磁環的外徑 D、內徑 d、以及高度 h (單位皆為 mm)，接著用漆包線繞出約十圈 (圈數 n)，然後測量當下的電感值 L (單位為 uH)。 磁環本身的磁導率 u=2500*L*(d+D) / [(D-d)]*h*L²]
原本還想談談馬蹄鐵繞線的方式（例如電流變壓器、電壓變壓器的區別），但覺得寫得太長了，之後有空再開一個新的主題。
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