Широкополосный трансформатор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 877628 (6I) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18.02.80 (21) 2883621/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

Н 01 F 19/04

Государственный комитет (53) УДК 621.314..2 (088.8) Опубликовано 30.10.81. Бюллетень Ж 40

Зата опубликования описания 05.11.81 но делан изобретений н отнрмтин (72) Авторы изобретения

С. Е. Лондон и С. В. Томашевич

Ленинградский ордена Ленина политехни институт им. М. И. Калинина

;71) Заявитель (54) ШИРОКОПОЛОСНЫИ ТРАНСФОРМАТОР

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к конструированию и изготовлению широкополосных высокочастотных трансформаторов.

Известен широкополосный трансформатор, содержащий две многбпроводные линии и выполняющий функции собственно трансформации напряжений, а также симметриро-, вание (переход от несимметричного выхода к симметричному входу, или наоборот) (Ij.

Недостатком такого трансформатора является невозможность реализации дробного о коэффициента трансформации. Для его реализации необходимо включать дополнительный трансформатор с дробным коэффициентом трансформации, что приводит к усложнению устройства и снижению его коэффициента полезного действия. 15

Наиболее близким к предлагаемому является широкополосный трансформатор, который содержит проводник и коаксиальную ли- нию, состоящие из 2п последовательно соеди- ненных участков, причем участки проводника. с нечетными порядковыми номерами и участками коаксиальной линии с четными порядKoBblMH номерами объединены в первой многопроводной линии, а участки проводника с четными порядковыми номерами и участки коаксиальной линии,с нечетными порядковыми номерами объединены во второй многопроводной линии. Кроме того, в каждой многопроводной линии имеются дополнительные проводники. (2) .

Недостатком его является сложность изза большого числа проводников и невысокий коэффициент полезного действия из-sa суммирования потерь мощности в проводнике и коаксиальной линии.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение коэффициента полезного действия при сохранении расширенной рабочей полосы частоты.

Указанная цель достигается тем, что в широкополосном трансформаторе, содержащем проводник из 2п последовательно соединенных участков, объединенных в две многопроводные линии, в первой из которых рас-положены участки проводника с нечетными порядковыми номерами, а во второй — с четными, 2 п-ный участок проводника от начала до его конца расположен параллельно (2п — I)-му участку проводника от его нача877628

4 ла до конца, при этом начало 2п-го участка проводника и конец (2n — 1)-го участка про-. водника соединен с общей шиной, начало (2n — l)-ro проводника и конец 2n-ro проводника образуют симметричный относительно общей шины вход, а начало первого проводника является несимметричным относительно общей шины входом, При п = 2 волновое сопротивление между первым и третьим участками проводника в два раза больше волнового сопротивления i0 между вторым и четвертым участками проводника.

На фиг, 1 представлена электрическая схема предлагаемого трансформатора; на фиг. 2 — вариант выполнения предлагаемого устройства при n = 2 и использовании в

t5 качестве участков проводника внешнего и внутреннего проводников отрезков коаксиальных линий (при этом .нумерация элементов та же, что и на фиг. 1).

Как видно из фиг. 1, трансформатор содержит проводник, выполненный из 2п последовательно соединенных участков 1 — l, 1 — 2, 1 — 3,..., 1 — (2n — 4), 1 — (2n — 3), 1— — (2n — 2), 1 — (2п — 1), 1 — 2п . Эти участки объединены в две многопроводные линии 2 и 3, в первой из которых расположень| участки с нечетными порядковыми номерами 1 — 1, 1 — 3, — (2n — 3), 1 — (2п — 1)ь а во второй с четными порядковыми номерами 1 — 2, 1 — (2п — 4), 1 — (2п — 2), 1 — -2n. Участок 1 — 2 от начала (начала обозначены точ-.

0 кой) до конца расположен параллельно участку 1 — (2п — 1) от начала его конца. Начало участка 1 — 2п и конец участка l — (2n — 1) соединены с общей шиной 4. Начало участка 1 — 1 образует несимметричный относительно общей шины 4 выход 5. Конец участ- 3s ка 1 — 2п и начало участка 1 — (2n — !) образуют симметричный вход 6 и 7.

Рассматриваем работу устройства на примере фиг. 2.

Согласно общепринятой методике анализа, рассматриваем сначала работу транс- 40 форматора в области нижних частот, когда можно пренебречь временем -распростране.ния Колебаний по линии, а соответственно емкостями, между проводниками l — 1 + 1 —. — 4. В этом случае проводники — l, 1 — 2 4 и 1 — 3 образуют повышенную сторону трансформатора, несимметричную относительно общей шины 4. При этом два сильно связанных проводника 1 — 3 и 1 — 4 образуют симметричную относительно общей шины 4 понижающую сторону трансформатора. 50

В результате получаем симметрирующий . на пониженную сторону однообмоточный трансформатор (автотрансформатор) с коэффициентом трансформации равным 3/2 и шунтирующую индуктивность на повышающей стороне, обусловленную проводниками — 1,1 — 2 и 1 — 3.

Рассматриваем область верхних частот, пренебрегая шунтирующей индуктивностью и анализируя процесс прохождения колеба-, ний по участкам, образующим линии. Будем считать, что к зажимам 6 и 7 приложено симметричное относительно общей шины 4 напряжение U с положительным потенциалом

«а зажиме 7 и отрицательным на зажиме 6.

Ввиду сильной связи между проводниками

1 — 3 и 1 — 4, а точнее по причине низкого волнового сопротивления линии, образованной внешними поверхностями проводников 1 — 3 и 1 — 4, между зажимами 7 и 4 действует напряжение, равное И2 а между зажимами 6 и 4 — напряжение U/2. Поданное на зажимы

6 и 7 напряжение U поступает в коаксиальную линию, образованную проводниками

1 — 2 и l — 4, и начинает распространяться по ней, дойдя до конца, и далее по линии из проводников 1 в и 1 — 3. На выходе этой линии из проводников — 1 и — 3 напряжение суммируется с половиной входного напряжения (имеющегося между зажимами 7 и 4) и в результате между зажимами 5 и 4 (т. е. на выходе трансформатора) образуется несимметричное относительно земли выходное напряжение, которое может быть подано и нагрузку. Если длина линий от входа (зажимов 6 и 7) до выхода (зажим 5) несравнимо мала по отношению к длине волны передаваемого колебания, то напряжение на выходе линии из проводников 1 — и 1 — 3 равно Uисинфазно сум,мируясь с lJ/2дает

Я!1, как и при анализе в области нижних частот.

Для того, чтобы выходное напряжение. между зажимами 5 и 4 оставалось равным

SPU, по абсолютной величине необходимо и достаточно выполнить линию из проводников 1 — 1 и 1 — 3 с волновым сопротивлением, в два раза большим по сравнению с волновым сопротивлением линии из проводников 1 — 2 и 1 — 4. Проверить справедливость этого можно просто при электрической длине каждой из упомянутых линий, равной

90 . При этом на выходе линии из проводников l — 1 и 1 — 3 напряжение в два раза больше входного и обратно ему по знаку.

Это выходное напряжение, суммируясь с половиной входного напряжения UI2 дает на зажиме 5 потенциал 3/2U относительно общей шины 4, т. е. абсолютное величине выходного напряжения не изменяется.

В общем случае предлагаемого устройства по фиг. 1 при коэффициенте трансформации, равном (2п — 1):2, работа по своему принципу аналогична рассматриваемому выше, но ее описание громоздко и неоднозначно ввиду многовариантности связей между участками проводника в многопроводных линиях.

Предлагаемый трансформатор позволяет решить задачу перехода от симметричной нагрузки к несимметричной, странсформированной в дробное число раз с более высоким КПД, используя меньшее количество элементов, входящих в конструкцию.

8?7628

y>, z Составитель В. Шербаков

Редактор Е. Папи Техред А. Бойкас Корректор С. Шомак

Заказ 9627/78 Тираж 787 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изооретения

И1ирокополосный трансформатор, содержац ий проводник из 2п последовательно соединенных участков, объединенных в две многопроводные линии, в первой из которых расположены участки проводника с нечетными порядковыми номерами, а во второй— с четными, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения КПД, 2п-ый участок проводника от начала до его конца расположен параллельно (2п — 1) -му участку проводника от его начала до конца, при этом начало 2п-го участка проводника и конец (2п †!)-го участка проводника соединены с обшей шиной, начало (2п — 1)-го проводника и конец 2п-ro проводника обраЧ зуют симметричный относительно общей шипы вход, а начало первого проводника явл я ется неси м метричны м относительно общей шины входом.

2. Трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что при п = 2 волновое сопротивление между первым и третьим участками проводника в два раза больше волнового сопротивления между вторым и четвертым участками. проводника. о Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2678590/07, кл. Н 01 F 19/04, 1979. . 2. Авторское свидетельство СССР

¹ 669988006622, кл. Н 01 F 19/04, 1978.