Симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением

Настоящая техника представляет собой симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением, включая подложку с лицевой и противоположной обратной стороной, основной и второстепенный проводящие элементы, расположенные на лицевой и обратной стороне подложки соответственно, первичный и вторичный сигнальные порты, электрически соединенные с основным и второстепенным проводящими элементами соответственно, а также модуль охлаждения. Второстепенный проводящий элемент находится в преобразовательном соединении с основным проводящим элементом и электрически изолирован от него. Модуль охлаждения включает основной трубчатый элемент. Основной трубчатый элемент имеет впускное отверстие для подачи охлаждающей жидкости в основной трубчатый элемент, проточную часть для проведения потока охлаждающей жидкости внутри основного трубчатого элемента и выпускное отверстие для выведения охлаждающей жидкости из основного трубчатого элемента. Проточная часть основного трубчатого элемента находится в термическом контакте с основным проводящим элементом. 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Настоящее изобретение относится к трансформаторам, способным стыковать несимметричный выход с симметричным входом, то есть симметрирующим трансформаторам, а именно к техникам охлаждения симметрирующих трансформаторов для способов применения, связанных с радиочастотной мощностью (РЧ).

Источники радиочастот (РЧ) высокой мощности используются во многих сферах для радиовещания, в средствах связи, радарах, здравоохранении и т.д. Одним из важнейших элементов источников радиочастот, в особенности источников радиочастот высокой мощности, является оконечный усилитель мощности. Усилители мощности на основе полупроводникового транзистора имеют меньший размер, более высокую надежность и эффективность по сравнению со стандартными источниками РЧ-энергии на основе электровакуумных трубок, таких как клистроны, тетроды и лампы с индуктивным выходом.

В настоящее время верхний предел допустимой мощности отдельных транзисторов РЧ-энергии находится в диапазоне 1-1,5 кВт (киловатт). В случаях, когда требования к выходной мощности, то есть потреблению мощности, превышают мощность, которую может обеспечить один транзистор, для обеспечения потребления мощности может быть объединено несколько транзисторов. Общеупотребительный эффективный метод объединения или связывания двух транзисторов представляет собой технику, известную как «двухтактная» схема. В «двухтактной» схеме возбуждение делится между первым транзистором, проводящим ток через ввод в одном направлении, и вторым транзистором, проводящим ток через ввод в противоположном направлении. Тем не менее, «двухтактная» схема представляет собой симметричную систему, которая формирует выходной сигнал, симметричный относительно общего потенциала земли связанных транзисторов, при этом, как правило, требуется несимметричный (в отношении земли) выходной сигнал. Решение этой проблемы заключается в установке трансформатора между выходом «двухтактной» пары и нагрузкой. Этот трансформатор может объединять симметричный выход с несимметричной нагрузкой. По этой причине такой трансформатор в данной области носит название «симметрирующий» (преобразование симметричного сигнала в несимметричный).

В данной области хорошо известны многие формы симметрирования, включая различные формы линий передачи. На сегодняшний день одной из самых многообещающих конструкций симметрирующего трансформатора, с точки зрения производства и сборки, является плоский трансформатор на основе ПП (печатной платы). Симметрирующие трансформаторы с ПП, например, наподобие показанный в Патенте США 5061910 под названием «Симметрирующие трансформаторы», широко используются в данной области. Тем не менее, эти симметрирующие трансформаторы, в частности, симметрирующие трансформаторы с ПП, имеют недостаток в виде перегрева, главным образом перегрева основных и второстепенных проводящих элементов, то есть проводящих трактов ПП, выступающих в качестве основных и второстепенных обмоток в симметрирующий трансформаторах с ПП, и перегрева других встроенных электронных компонентов, представленных в проводящих трактах, например, конденсаторов, если таковые включены в проводящий тракт симметрирующих трансформаторов с ПП.

В настоящее время в некоторых симметрирующих трансформаторах с ПП проблема перегрева решена с помощью увеличения рассеяния тепла за счет использования подложки (подложка ПП) с высокой теплопроводностью. Другое решение заключается в использовании предварительной согласующей схемы для снижения коэффициента преобразования трансформатора и, следовательно, снижения потоков тока в трансформаторе. Еще одно решение, использующееся в данной области, заключается в использовании теплообменных пластин с воздушным охлаждением на крышке трансформатора. Тем не менее, ни одна из этих техник не решает проблему перегрева надлежащим образом, особенно в областях применения РЧ-энергии, где уровень РЧ-мощности превышает 1,2 кВт.

Таким образом, цель настоящей техники - обеспечить симметрирующий трансформатор с эффективной системой охлаждения. Кроме того, желательно, чтобы система охлаждения симметрирующего трансформатора в соответствии с настоящей техникой была компактной, легко встраиваемой в симметрирующий трансформатор и простой в применении.

Вышеупомянутые цели достигаются за счет симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением в соответствии с пунктом 1 настоящей техники. Предпочтительные варианты исполнения настоящей техники представлены в зависимых пунктах. Тезисы пункта 1 могу быть объединены с тезисами зависимых пунктов, а тезисы зависимых пунктов могут быть объединены между собой.

В соответствии с подходом настоящей техники представлен симетрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением. Симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением включает подложку, основной и второстепенный проводящие элементы, первичный и вторичный сигнальный порты, а также модуль охлаждения. Подложка имеет лицевую и обратную стороны. Лицевая и обратная стороны противоположны по отношению друг к другу. Основной проводящий элемент расположен на лицевой стороне подложки. Второстепенный проводящий элемент расположен на обратной стороне подложки. Второстепенный проводящий элемент находится в преобразовательном соединении с основным проводящим элементом и электрически изолирован от него. Первичный сигнальный порт электрически соединен с основным проводящим элементом. Вторичный сигнальный порт электрически соединен с второстепенным проводящим элементом.

Модуль охлаждения включает основной трубчатый элемент. Основной трубчатый элемент имеет впускное отверстие для подачи охлаждающей жидкости в основной трубчатый элемент, проточную часть для проведения потока охлаждающей жидкости внутри основного трубчатого элемента и выпускное отверстие для вывода охлаждающей жидкости из основного трубчатого элемента. Проточная часть основного трубчатого элемента находится в термическом контакте с основным проводящим элементом.

При использовании симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением соответствующая охлаждающая жидкость поступает во впускное отверстие основного трубчатого элемента. Затем охлаждающая жидкость проходит через проточную часть основного трубчатого элемента в выпускное отверстие основного трубчатого элемента и выходит через выпускное отверстие. Поскольку проточная часть находится в термическом контакте с основным проводящим элементом, тепло от основного проводящего элемента передается проточной части основного трубчатого элемента и, следовательно, охлаждающей жидкости, протекающей в проточной части основного трубчатого элемента, после чего выводится совместно с охлаждающей жидкостью из симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением через выпускное отверстие основного трубчатого элемента. Охлаждающая жидкость может быть представлена соответствующим жидким хладагентом. Жидкостное охлаждение, в частности, с использованием жидкого хладагента, более эффективно по сравнению с охлаждением только за счет рассеяния тепла. Настоящая активная техника охлаждения представляет собой эффективный способ охлаждения симметрирующих трансформаторов. Более того, система охлаждения и конструкция являются простыми, легкими в использовании и могут изготавливаться в компактном виде.

В одном из вариантов исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением по меньшей мере часть основного проводящего элемента напечатана на лицевой стороне подложки. Это представляет собой предпочтительный вариант исполнения симметрирующего трансформатора на основе печатной платы (ПП) в соответствии с настоящей техникой. Также это способствует обеспечению компактности конструкции симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением.

В другом варианте исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением по меньшей мере часть второстепенного проводящего элемента напечатана на обратной стороне подложки.

Это представляет собой предпочтительный вариант исполнения симметрирующего трансформатора на основе печатной платы (ПП) в соответствии с настоящей техникой. Также это способствует обеспечению компактности конструкции симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением.

В другом варианте исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением проточная часть основного трубчатого элемента находится в термическом контакте с основным проводящим элементом посредством прямого физического контакта между основным трубчатым элементом и основным проводящим элементом. Это обеспечивает надежный термический контакт между основным проводящим элементом и проточной частью основного трубчатого элемента через стенку или поверхность основного трубчатого элемента.

В другом варианте исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением основной проводящий элемент имеет контакт для заземления основного проводящего элемента. Впускное отверстие основного трубчатого элемента, выпускное отверстие основного трубчатого элемента или оба из них (впускное и выпускное отверстие для жидкости) расположены около контакта заземления основного проводящего элемента. Такое расположение впускного и/или выпускного отверстия основного трубчатого элемента ослабляет влияние наличия основного трубчатого элемента, при этом охлаждающая жидкость протекает в основном трубчатом элементе во время использования симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением поверх основного проводящего элемента в отношении потока РЧ-энергии через симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением. Более того, если контакт заземления напрямую подключен к земле, впускное и/или выпускное отверстие основного трубчатого элемента могут быть подключены к внешнему жидкостному соединению с использованием металлических труб вместо пластиковых.

В другом варианте исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением проточная часть основного трубчатого элемента приспособлена для турбулентного проведения потока охлаждающей жидкости. Турбулентный поток жидкости достигается за счет наличия в проточной части структур, создающих турбулентность на пути прохождения потока охлаждающей жидкости, например, выступы внутренней поверхности стенки основного трубчатого элемента в проточную часть основного трубчатого элемента. Турбулентный поток жидкости обеспечивает оптимальное использование большей части охлаждающей жидкости в отношении приема тепла от проточной части основного трубчатого элемента. Это повышает эффективность охлаждения, достигаемого за счет заданного количества охлаждающей жидкости, протекающей с заданной скоростью через проточную часть основного трубчатого элемента.

В другом варианте исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением форма проточной части основного трубчатого элемента отличается от формы основного трубчатого элемента. Это обеспечивает такую форму проточной части внутри основного трубчатого элемента, которая усиливает термический контакт между основным проводящим элементом и проточной частью основного трубчатого элемента.

В другом варианте исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением первичный сигнальный порт является симметричным, а вторичный сигнальный порт - несимметричным. Таким образом, при использовании симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением основной проводящий элемент функционирует в качестве основной обмотки симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением. Следовательно, осуществляется охлаждение основной обмотки.

В другом варианте исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением первичный сигнальный порт является несимметричным, а вторичный сигнальный порт - симметричным. Таким образом, при использовании симметрирующего трансформатора основной проводящий элемент функционирует в качестве второстепенной обмотки симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением. Следовательно, осуществляется охлаждение второстепенной обмотки.

В другом варианте исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением модуль охлаждения включает второстепенный трубчатый элемент. Второстепенный трубчатый элемент оснащен впускным отверстием для жидкости, приспособленный для подачи охлаждающей жидкости во второстепенный трубчатый элемент, проточную часть, приспособленную для проведения потока охлаждающей жидкости внутри второстепенного трубчатого элемента, и выпускное отверстие для жидкости, приспособленное для выведения охлаждающей жидкости из второстепенного трубчатого элемента. Проточная часть второстепенного трубчатого элемента находится в термическом контакте с второстепенным проводящим элементом. При использовании симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением соответствующая охлаждающая жидкость поступает во впускное отверстие второстепенного трубчатого элемента. Затем охлаждающая жидкость протекает через проточную часть второстепенного трубчатого элемента в выпускное отверстие второстепенного трубчатого элемента и выводится через выпускное отверстие второстепенного трубчатого элемента. Поскольку проточная часть находится в термическом контакте с второстепенным проводящим элементом, тепло от второстепенного проводящего элемента передается проточной части второстепенного трубчатого элемента и, следовательно, охлаждающей жидкости, протекающей в проточной части второстепенного трубчатого элемента, и выводится из согласующего трансформатора с жидкостным охлаждением через выпускное отверстие второстепенного трубчатого элемента. Следовательно, осуществляется охлаждение основного и второстепенного проводящих элементов одновременно.

В другом варианте исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением проточная часть второстепенного трубчатого элемента находится в термическом контакте с второстепенным проводящим элементом посредством прямого физического контакта между второстепенным трубчатым элементом и второстепенным проводящим элементом. Это обеспечивает надежный термический контакт между второстепенным проводящим элементом и проточной частью второстепенного трубчатого элемента через стенку или поверхность второстепенного трубчатого элемента.

В другом варианте исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением второстепенный проводящий элемент имеет контакт для заземления второстепенного проводящего элемента. Впускное отверстие второстепенного трубчатого элемента, выпускное отверстие второстепенного трубчатого элемента или оба из них (впускное и выпускное отверстие для жидкости) расположены около контакта заземления второстепенного проводящего элемента. Такое расположение впускного и/или выпускного отверстия для жидкости второстепенного трубчатого элемента ослабляет влияние наличия второстепенного трубчатого элемента, при этом охлаждающая жидкость протекает во второстепенном трубчатом элементе во время использования согласующего трансформатора с жидкостным охлаждением поверх второстепенного проводящего элемента в отношении потока РЧ-энергии через симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением. Более того, если контакт заземления напрямую подключен к земле, впускное и/или выпускное отверстие второстепенного трубчатого элемента могут быть подключены к жидкостному контуру с использованием металлических труб вместо пластиковых.

В другом варианте исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением проточная часть второстепенного трубчатого элемента приспособлена для турбулентного проведения охлаждающей жидкости. Турбулентный поток жидкости достигается за счет наличия в проточной части структур, создающих турбулентность, например, выступов внутренней поверхности стенки второстепенного трубчатого элемента в проточную часть второстепенного трубчатого элемента. Турбулентный поток жидкости обеспечивает оптимальное использование большей части охлаждающей жидкости для приема тепла от проточной части второстепенного трубчатого элемента. Это повышает эффективность охлаждения, достигаемого за счет заданного количества охлаждающей жидкости, протекающей с заданной скоростью через проточную часть второстепенного трубчатого элемента.

В другом варианте исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением форма проточной части второстепенного трубчатого элемента отличается от формы второстепенного трубчатого элемента. Это обеспечивает такую форму проточной части внутри второстепенного трубчатого элемента, которая усиливает термический контакт между второстепенным проводящим элементом и проточной частью второстепенного трубчатого элемента.

В другом варианте исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением проточная часть основного трубчатого элемента находится в жидкостном соединении с проточной частью второстепенного трубчатого элемента. Таким образом, одна и та же охлаждающая жидкость может циркулировать в основном и второстепенном трубчатых элементах, что делает модуль охлаждения простым и компактным.

Настоящая техника описывается далее по тексту со ссылкой на изображения вариантов исполнения, представленных на сопутствующих чертежах, в которых:

ФИГ. 1 схематически изображает примерный вариант исполнения симетрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением,

ФИГ. 2 схематически изображает части примерного варианта исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением с боковой стороны без изображения системы охлаждения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением,

ФИГ. 3 схематически изображает примерный вариант исполнения симетрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением с ФИГ. 2, вид сверху,

ФИГ. 4 схематически изображает примерный вариант исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением с ФИГ. 2 и 3, вид снизу, противоположный верхней стороне на ФИГ. 3,

ФИГ. 5 схематически изображает другой вариант исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением в соответствии с подходами настоящей техники.

Далее по тексту подробно описываются вышеупомянутые и другие особенности настоящей техники. Различные варианты исполнения описываются со ссылкой на чертежи, в которых используются схожие позиционные обозначения для ссылки на соответствующие компоненты. Далее в описании в целях пояснения приводится множество специфических подробностей для обеспечения лучшего понимания одного или более вариантов исполнения. Следует отметить, что иллюстрированные варианты исполнения предназначены для пояснения, но не ограничения изобретения. Очевидно, что данные варианты исполнения могут быть осуществлены без этих специфических подробностей.

На ФИГ. 1 схематически изображен примерный вариант исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10 в соответствии с подходом настоящей техники. Симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением 10 включает подложку 5, основной проводящий элемент 3, второстепенный проводящий элемент 4, первичный сигнальный порт 1, вторичный сигнальный порт 2 и модуль охлаждения 20.

Пояснение к ФИГ. 1 приводится совместно с пояснением к ФИГ. 2, 3 и 4. На ФИГ. 2, 3 и 4 схематически изображены некоторые части примерного варианта исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10 без изображения модуля охлаждения 20. На ФИГ. 2 схематически изображены некоторые части симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10, вид сбоку; на ФИГ. 3 схематически изображен симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением 10 с ФИГ. 2, вид сверху; на ФИГ. 4 схематически изображен симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением 10 с ФИГ. 2 и 3, вид снизу, противоположный виду сверху на ФИГ. 3.

Как изображено на ФИГ. 2, симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением 10 включает подложку 5. Подложка 5 имеет лицевую сторону 51 и обратную сторону 52. Лицевая сторона 51 и обратная сторона 52 расположены противоположно друг другу, то есть лицевая сторона 51 и обратная сторона 52 являются обратными сторонами друг друга. В одном из вариантов исполнения подложка 5 имеет плоскую структуру, как изображено на ФИГ. 2, при этом лицевая сторона 51 и обратная сторона 52 являются разными сторонами двух основных поверхностей плоскости, то есть двух плоскостей, образуемых длиной и шириной плоской структуры, не включая плоскости, образуемые толщиной плоской структуры. Подложка 5 не обладает электропроводностью и может быть изготовлена из полупроводникового или электроизоляционного материала, например, силикона, кремния диоксида, оксида алюминия. Основной проводящий элемент 3 расположен на лицевой стороне 51 подложки 5. Второстепенный проводящий элемент 4 расположен на обратной стороне 52 подложки 5.

Основной проводящий элемент 3 и второстепенный проводящий элемент 4 находятся в преобразовательном соединении друг с другом. Основной проводящий элемент 3 и второстепенный проводящий элемент 4 электрически изолированы друг от друга. Понятие «проводящий», использующееся в настоящем документе, означает проводящий РЧ (радиочастотную) энергию или РЧ-сигналы. Следует отметить, что в настоящем документе понятие «находиться в преобразовательном соединении» или подобные фразы означает расположение таким образом, что энергия между двумя или более схемами, проводниками или проводящими элементами 3 и 4 передается посредством электромагнитной индукции. Таким образом, когда РЧ-энергия или сигнал принимаются основным проводящим элементом 3, она проводится или передается через основной проводящий элемент 3, расположенный на лицевой стороне 51 подложки 5, и за счет этой передачи или тока РЧ-энергии через основной проводящий элемент 3 возникает электромагнитно-индуцированный ток и соответствующий поток энергии в другом проводящем элементе, то есть второстепенном проводящем элементе 4, расположенном на другой стороне, то есть обратной стороне 52 подложки 5. В ином случае, когда РЧ-энергия или сигнал принимаются второстепенным проводящим элементом 4 и проводятся или передаются через второстепенный проводящий элемент 4, расположенный на обратной стороне 52 подложки 5, за счет этой передачи или тока РЧ-энергии через второстепенный проводящий элемент 4 возникает электромагнитно-индуцированный ток и соответствующий поток энергии в другом проводящем элементе, то есть основном проводящем элементе 3, расположенном на другой стороне, то есть лицевой стороне 51 подложки 5. Основной проводящий элемент 3 и/или второстепенный проводящий элемент 4 располагаются на соответствующих сторонах, то есть лицевой и обратной сторонах 51, 52 либо посредством нанесения проводящего материала на подложку 5, например, путем пайки или печати проводящего материала на поверхности подложки 5. Техника печати проводящего материала на подложках, которые также носят название кристаллические пластины, широко известна в области печатных плат и, следовательно, не описывается подробно в настоящем документе в целях краткости.

На ФИГ. 3 и 4 изображены лицевая сторона 51 и обратная сторона 52 соответственно. Симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением 10 включает первичный сигнальный порт 1, подключенный к основному проводящему элементу 3, за счет чего РЧ-сигнал, принятый первичным сигнальным портом 1, передается или поступает в основной проводящий элемент 3, либо наоборот, электромагнитно-индуцированный ток в основном проводящем элементе 3 передается или поступает в первичный сигнальный порт 1 и может исходить из симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10 через первичный сигнальный порт 1. Кроме того, симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением 10 включает вторичный сигнальный порт 2, подключенный к второстепенному проводящему элементу 4, за счет чего электромагнитно-индуцированный ток во второстепенном проводящем элементе 4 передается или поступает во вторичный сигнальный порт 2 и может исходить из симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10 через вторичный сигнальный порт 2, и наоборот, РЧ-сигнал, принятый вторичным сигнальным портом 2, передается или поступает во второстепенный проводящий элемент 4.

В одном из вариантом исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10 первичный сигнальный порт 1 является симметричным, а вторичный сигнальный порт 2 - несимметричным, как изображено на ФИГ. 3 и 4. Таким образом, при использовании симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10 в целях согласования симметричного входного сигнала с несимметричным выходным сигналом, основной проводящий элемент 3 функционирует в качестве основной обмотки симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10, а второстепенный проводящий элемент 4 функционирует в качестве второстепенной обмотки симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10.

В ином случае, в другом варианте исполнения (не изображен) симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10, первичный сигнальный порт 1 является несимметричным, а вторичный сигнальный порт 2 - симметричным. Таким образом, основной проводящий элемент 3 может функционировать в качестве второстепенной обмотки симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10, а второстепенный проводящий элемент 4 - в качестве основной обмотки симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10.

Основной проводящий элемент 3 имеет контакт заземления 6, который подключается напрямую к земле либо посредством одного или более конденсаторов. Второстепенный проводящий элемент 4 опционально имеет контакт заземления 7, который подключается напрямую к земле либо может не иметь соединений и оставаться разомкнутым. Площадь или область 8 на лицевой стороне 51, то есть поверхности с основным проводящим элементом 3 или основной обмоткой 3, может использоваться для установки конденсатора в целях оптимизации работы симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10.

Только для целей пояснения, но не ограничения настоящей техники, далее по тексту в настоящем документе обсуждается вариант исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10 для использования в целях согласования симметричного входного сигнала с несимметричным выходным сигналом, то есть вариант исполнения, при котором основной проводящий элемент 3 функционирует в качестве основной обмотки симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10, а второстепенный проводящий элемент 4 функционирует в качестве второстепенной обмотки симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10.

Возвращаясь к ФИГ. 1, симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением 10 включает модуль охлаждения 20. Модуль охлаждения 20 включает основной трубчатый элемент 21. Основной трубчатый элемент представляет собой тонкостенную трубу и имеет впускное отверстие для жидкости 22 для подачи охлаждающей жидкости (не изображен) в основной трубчатый элемент 21, проточную часть 23 для проведения потока охлаждающей жидкости внутри основного трубчатого элемента 21 после подачи посредством впускного отверстия 22 и выпускное отверстие для жидкости 24 для выведения охлаждающей жидкости из основного трубчатого элемента 21 после прохождения через проточную часть 23. Проточная часть 23 основного трубчатого элемента 21 находится в термическом контакте с основным проводящим элементом 3. Основной трубчатый элемент 21 может иметь форму и размеры, подходящие для обеспечения оптимального термического контакта с основным проводящим элементом 3. Например, как изображено на ФИГ. 1, основной трубчатый элемент 21 имеет С-образную структуру, образованную из прямоугольного параллелепипеда, согнутого до получения Сообразной формы.

Проточная часть 23 располагается внутри основного трубчатого элемента 21 и может иметь одинаковую форму с основным трубчатым элементом 21, как изображено на ФИГ. 1, или, в ином случае, проточная часть 23, расположенная внутри основного трубчатого элемента 21, может иметь различную форму с основным трубчатым элементом 21, как изображено на ФИГ. 5. На ФИГ. 5 изображена проточная часть 23, которая представляет собой фрезерованную проточную часть 11 в основном трубчатом элементе 21. Проточная часть 23 может изготавливаться путем механической обработки, например, фрезерования, либо с использованием любых других подходящих техник производства, например, лазерного спекания, для достижения желаемой формы, идентичной или отличной от формы основного трубчатого элемента 21.

Как упоминалось ранее, проточная часть 23 основного трубчатого элемента 21 находится в термическом контакте с основным проводящим элементом 3, то есть, как изображено на примерном варианте исполнения на ФИГ. 1, в термическом контакте с основной обмоткой. Следует отметить, что в настоящем документе понятие «находиться в термическом контакте» и подобные фразы означают прямой физический или непрямой, то есть через другие промежуточные прямые физические контакты, контакт между проточной частью 23 и основным проводящим элементом 3, который обеспечивает передачу тепловой энергии, главным образом путем проведения тепла от основного проводящего элемента 3 к проточной части 23. В одном из вариантов исполнения согласующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10 проточная часть 23 основного трубчатого элемента 21 находится в термическом контакте с основным проводящим элементом 3 посредством прямого физического контакта между основным трубчатым элементом 21 и основным проводящим элементом 3, то есть термический контакт между основным проводящим элементом 3 и проточной частью 23 основного трубчатого элемента 21 поддерживается за счет прямого физического контакта поверхности (не изображена) стенки первого проводящего элемента 3 со стенкой (не изображена) или поверхностью (не изображена) основного трубчатого элемента 21.

При использовании согласующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10 и введении охлаждающей жидкости, к примеру, жидкого хладагента, во впускное отверстие для жидкости 22 основного трубчатого элемента 21, охлаждающая жидкость проходит через проточную часть 23 основного трубчатого элемента 21 в выпускное отверстие для жидкости 24 основного трубчатого элемента 21 и выводится через выпускное отверстие для жидкости 24 основного трубчатого элемента 21. Поскольку проточная часть 23 находится в термическом контакте с основным проводящим элементом 3, тепло от основного проводящего элемента 3 передается проточной части 23 основного трубчатого элемента 21 и, следовательно, охлаждающей жидкости, протекающей в проточной части 23 основного трубчатого элемента 21 и затем выводится совместно с охлаждающей жидкостью из согласующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10 через выпускное отверстие для жидкости 24 основного трубчатого элемента 21.

Впускное отверстие для жидкости 22 и выпускное отверстие для жидкости 24 могут располагаться в любом месте основного трубчатого элемента 21. Как пример, на ФИГ. 1 изображены впускное отверстие для жидкости 22 и выпускное отверстие для жидкости 24, прилегающие к области 8 и расположенные около первичного сигнального порта 1, в то время как на ФИГ. 5 изображены впускное отверстие для жидкости 22 и выпускное отверстие для жидкости 24, прилегающие к контакту заземления 6. В одном из вариантов исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10 проточная часть 23 основного трубчатого элемента 21 имеет такую форму, которая обеспечивает ламинарное течение охлаждающей жидкости, в то время как в другом варианте исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10 проточная часть 23 основного трубчатого элемента 21 имеет такую форму, которая обеспечивает турбулентное течение охлаждающей жидкости. Для обеспечения турбулентного потока охлаждающей жидкости проточная часть оснащена структурами, создающими турбулентность (не изображены), например, выступами (не изображены) внутренней поверхности (не изображена) стенки (не изображена) основного трубчатого элемента 21 в проточную часть 23 основного трубчатого элемента 21.

В другом варианте исполнения симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10 модуль охлаждения 20 включает второстепенный трубчатый элемент (не изображен). Второстепенный трубчатый элемент обладает схожими характеристиками, как и основной трубчатый элемент 21 в соответствии с ФИГ. 4 и 5, разница заключается в том, что второстепенный трубчатый элемент находится в термическом контакте с второстепенным проводящим элементом 4. Все характеристики второстепенного трубчатого элемента, такие как впускное отверстие для жидкости второстепенного трубчатого элемента, приспособленное для подачи охлаждающей жидкости во второстепенный трубчатый элемент, проточная часть второстепенного трубчатого элемента, приспособленная для проведения потока охлаждающей жидкости внутри второстепенного трубчатого элемента, и выпускное отверстие для жидкости второстепенного трубчатого элемента, приспособленное для выведения охлаждающей жидкости из второстепенного трубчатого элемента, идентичны характеристикам основного трубчатого элемента 21 и должны быть достаточно понятны специалисту в данной области. Охлаждение, обеспечивающееся второстепенным трубчатым элементом для второстепенного проводящего элемента 4, сопоставимо в целях пояснения с охлаждением, обеспечивающимся основным трубчатым элементом 21 в отношении основного проводящего элемента 3 и, по этой причине, подробно не описывается в настоящем документе для целей краткости.

Таким образом, по меньшей мере один вариант исполнения (не изображен) настоящей техники, симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10, включает основной трубчатый элемент 21 для охлаждения основного проводящего элемента 3 и второстепенный трубчатый элемент для охлаждения второстепенного проводящего элемента 4. В одном из вариантов исполнения (не изображен) симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10 проточная часть 23 основного трубчатого элемента 21 может не находиться в жидкостном соединения или не соединена с проточной частью второстепенного трубчатого элемента, в то время как в другом варианте исполнения (не изображен) симметрирующего трансформатора с жидкостным охлаждением 10 проточная часть 23 основного трубчатого элемента 21 может находиться в жидкостном соединении или соединена с проточной частью второстепенного трубчатого элемента.

В то время как настоящая техника описана подробно со ссылкой на определенные варианты исполнения, следует отметить, что данная техника не ограничивается представленными точными вариантами исполнения. Наоборот, с точки зрения настоящего документа, в котором описаны примерные способы практического исполнения изобретения, многие модификации и вариации могут быть очевидны сами по себе для специалистов в данной области без отступления от цели и сути настоящего изобретения. Цель настоящего изобретения, таким образом, определяется следующими пунктами, но не вышеизложенным описанием. Все изменения, модификации и вариации, подпадающие под содержание и диапазон эквивалентности пунктов, считаются соответствующими цели изобретения.

1. Симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением (10), состоящий из:

- подложки (5), имеющей лицевую сторону (51) и обратную сторону (52), при этом лицевая (51) и обратная стороны (52) расположены противоположно друг другу;

- основного проводящего элемента (3), расположенного на лицевой стороне (51) подложки (5);

- второстепенного проводящего элемента (4), расположенного на обратной стороне (52) подложки (5), при этом второстепенный проводящий элемент (4) находится в преобразовательном соединении с основным проводящим элементом (3) и электрически изолирован от него;

- первичного сигнального порта (1), электрически соединенного с основным проводящим элементом (3);

- вторичного сигнального порта (2), электрически соединенного с второстепенным проводящим элементом (4);

- модуля охлаждения (20), оснащенного основным трубчатым элементом (21), при этом основной трубчатый элемент (21) состоит из

впускного отверстия для жидкости (22), приспособленного для подачи охлаждающей жидкости в основной трубчатый элемент (21),

проточной части (23), приспособленной для проведения потока охлаждающей жидкости внутри основного трубчатого элемента (21), и

выпускного отверстия для жидкости (24), приспособленного для выведения охлаждающей жидкости из основного трубчатого элемента (21),

при этом проточная часть (23) основного трубчатого элемента (21) находится в термическом контакте с основным проводящим элементом (3).

2. Симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением (10), в соответствии с п. 1, в котором по меньше мере часть основного проводящего элемента (3) напечатана на лицевой стороне (51) подложки (5).

3. Симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением (10), в соответствии с п. 1 или 2, в котором по меньшей мере часть второстепенного проводящего элемента (4) напечатана на обратной стороне (52) подложки (5).

4. Симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением (10), в соответствии с любым из пп. с 1 по 3, в котором проточная часть (23) основного трубчатого элемента (21) находится в термическом контакте с основным проводящим элементом (3) посредством прямого физического контакта между основным трубчатым элементом (21) и основным проводящим элементом (3).

5. Симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением (10), в соответствии с любым из пп. с 1 по 4, в котором основной проводящий элемент (3) имеет контакт (6) для заземления основного проводящего элемента (3), при этом по меньшей мере одно впускное отверстие (22) и выпускное отверстие (24) основного трубчатого элемента (21) располагается около контакта заземления (6) основного проводящего элемента (3).

6. Симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением (10), в соответствии с любым из пп. с 1 по 5, в котором проточная часть (23) основного трубчатого элемента (21) обеспечивает турбулентный поток охлаждающей жидкости.

7. Симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением (10), в соответствии с любым из пп. с 1 по 6, в котором форма проточной части (23) основного трубчатого элемента (21) отличается от формы основного трубчатого элемента (21).

8. Симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением (10), в соответствии с любым из пп. с 1 по 7, в котором первичный сигнальный порт (1) является симметричным, а вторичный сигнальный порт (2) - несимметричным.

9. Симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением (10), в соответствии с любым из пп. с 1 по 7, в котором первый сигнальный порт (1) является несимметричным, а вторичный сигнальный порт (2) - симметричным.

10. Симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением (10), в соответствии с любым из пп. 8 или 9, в котором модуль охлаждения (20) включает второстепенный трубчатый элемент, который оснащен

впускным отверстием для жидкости, приспособленным для подачи охлаждающей жидкости во второстепенный трубчатый элемент,

проточной частью, приспособленной для проведения потока охлаждающей жидкости внутри второстепенного трубчатого элемента,

и выпускным отверстием для жидкости, приспособленным для выведения охлаждающей жидкости из второстепенного трубчатого элемента,

при этом проточная часть второстепенного трубчатого элемента находится в термическом контакте с второстепенным проводящим элементом (4).

11. Симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением (10), в соответствии с п. 10, в котором проточная линия второстепенного трубчатого элемента находится в термическом контакте с второстепенным проводящим элементом (4) посредством прямого физического контакта между второстепенным трубчатым элементом и второстепенным проводящим элементом (4).

12. Симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением (10), в соответствии с любым из пп. 10 или 11, в котором второстепенный проводящий элемент (4) имеет контакт (7) для заземления второстепенного проводящего элемента (4), при этом по меньшей мере одно впускное отверстие и выпускное отверстие второстепенного трубчатого элемента располагается около контакта заземления (7) второстепенного проводящего элемента (4).

13. Симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением (10), в соответствии с любым из пп. с 10 по 12, в котором проточная часть второстепенного трубчатого элемента обеспечивает турбулентный поток охлаждающей жидкости.

14. Симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением (10), в соответствии с любым из пп. с 10 по 13, в котором форма проточной части второстепенного трубчатого элемента отличается от формы второстепенного трубчатого элемента.

15. Симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением (10), в соответствии с любым из пп. с 10 по 14, в котором проточная часть (23) основного трубчатого элемента (21) находится в жидкостном соединении с проточной частью второстепенного трубчатого элемента.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к СВЧ радиотехнике. Коаксиально-волноводный переход содержит отрезок прямоугольного волновода, закороченный торцевой стенкой, и отрезок коаксиальной линии, подключенный к отрезку прямоугольного волновода через середину его широкой стенки с помощью возбуждающего элемента, состоящий из металлического штыря, являющегося продолжением центрального проводника отрезка коаксиальной линии, и диэлектрической втулки, окружающей металлический штырь.

Изобретение относится к области сверхвысокочастотной (СВЧ) техники и может быть использовано в измерительной технике и антенных системах, а также в различных устройствах систем беспроводной связи и радаров.

Изобретение относится к ВЧ технике. ВЧ генератор содержит твердотельный переключатель, проходящий в z-направлении рупорный волновод с первым продольным концом и вторым продольным концом и проходящий в z-направлении цилиндрический полый проводник с третьим продольным концом.

Изобретение относится к области радиоэлектроники, а именно к устройствам СВЧ. Устройство содержит отрезок связанных линий передачи, один из концов которых соединен с общим корпусом, указанный отрезок связанных линий передачи выполнен из четвертьволновых линий разной ширины с подключенными параллельно к входному зажиму и выходному зажиму, гальванически связанных с входным зажимом, дополнительных короткозамкнутых четвертьволновых шлейфов.

Изобретение относится к электронным устройствам с множеством печатных плат, использующим опорный элемент, поддерживающий печатные платы, как канал передачи беспроводного сигнала.

Изобретение относится к технике СВЧ, а именно к волноводным переходам, служащим для передачи электромагнитных волн из волновода в волноводную линию передачи сверхвысокочастотных сигналов (свч) и обратно.

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено, в частности, для симметрирования фидера коротковолнового (декаметрового) передатчика. .

Изобретение относится к области микроволновой техники и предназначено для применения в технологических, измерительных и телекоммуникационных системах. .

Изобретение относится к радиоэлектронике, а именно к антенно-фидерным устройствам декаметрового диапазона. .

Настоящая техника представляет собой симметрирующий трансформатор с жидкостным охлаждением, включая подложку с лицевой и противоположной обратной стороной, основной и второстепенный проводящие элементы, расположенные на лицевой и обратной стороне подложки соответственно, первичный и вторичный сигнальные порты, электрически соединенные с основным и второстепенным проводящими элементами соответственно, а также модуль охлаждения. Второстепенный проводящий элемент находится в преобразовательном соединении с основным проводящим элементом и электрически изолирован от него. Модуль охлаждения включает основной трубчатый элемент. Основной трубчатый элемент имеет впускное отверстие для подачи охлаждающей жидкости в основной трубчатый элемент, проточную часть для проведения потока охлаждающей жидкости внутри основного трубчатого элемента и выпускное отверстие для выведения охлаждающей жидкости из основного трубчатого элемента. Проточная часть основного трубчатого элемента находится в термическом контакте с основным проводящим элементом. 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх