Устройство сложения мощностей генераторов электрических колебаний
Сснеэ Соаетскик
Соцкаяисткческив
Ресвублкк
О П И С А Н И Е ()93o585
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ),дополнительное к авт. саид-ву(72) Авторы изобретения
С. Е. Лондон и С. В. Томашевич (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО СЛОЖЕНИЯ ИОЦНОСТЕЙ ГЕНЕРАТОРОВ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться, например, для сложения мощностей произвольного числа генераторов электрических колебаний с симметричными относительно общей шины выходами в общую нагрузку, или для деления мощности одного генератора между несколькими нагрузками.
Известно устройство сложения о мощностей генераторов электрических колебания, содержащее И симметричных относительной общей шины генераторов, N четырехпроводных линий, 2N развязывающих резисторов и общую нагрузку (lJ.
Однако известное устройство имеет ограниченную рабочую полосу частот, поскольку для обеспечения достаточно низкой нижней рабочей частоты, двухпроводные линии необходимо наматывать на магнитопроводы с большим числом витков, что приводит к увеличению длин двухпроводных линий и соответственно к ухудшению характеристик устройства в области верхних частот (снижение. верхней граничной частоты и КПД ).
Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия.
Для этой цели в устройстве сложенил мощностей генераторов электрических колебаний, содержащем и симметричных относительно общей шины генераторов, Н четырехпровод" ных линий, 2N развязывающих резисторов и общую нагрузку i-ый генератор, где )1 2..., N, включен между началом первого проводника
1-ой четырехпроводной линии и началом четвертого проводника (1+1)-ой четырехпроводной линии, общая нагрузка включена между объединенными началами .вторых проводников всех четырехпроводных линий и объединенными началами третьих проводников всех чвтырехпроводяых линий 1
1-ый раэвязывающий резистор подключен между концами первого и третьего проводников,
1=!>! принимают i+1=1
В каждой четырехпроводной линии первый и четвер †проводники расположены в плоскости симметрии между вторым и третьим проводниками, которые расположены в плоскости симметрии между первым и четвертым проводникам, На фиг.1 приведена электрическая принципиальная схема предложенного устройства для двух генераторов (И=2); на <1>иг. 2 - электрическая приницпиальная схема для N числа генераторов.
Устройство (фиг.1) содержит генераторы 1,1 и 1,2, общ>ую нагрузку 2 развязь<вающие резисторы 3.1 и 3.2. две четырехпроводных линии 4„1 и
5.1, содержащие проводники 4 1.!„
4.1.2, ч.1,3 4.i 4 и « 2.1 <,2.2, 4.2.3, .4.2.4.
Устройство работает следующим образом.
Пусть относительные фазы генераторов 1.1 и 1,2 (фиг.i; таковы, -<то
: —, > полярность напряжения на проводнике
4.1.1 положительная от генератора
1.2„ а на проводнике 4.1.4 отрицательная от генератора 1.1.
Соответственно полярность напря>ь женил HB проводнике 4.2„4 будет оТ
>рицательная от генератора 1.2 а на проводнике 4.2.1 будет положительная от генератора 1.1. В результате мь< получим, что к проводникам 4. 1 и 4.1.4 приложено напряжение от генератора 1.1 и 1.2, и такое же напря- жение приложена к аналогичным проводникам 44,2.1 и 4.2.4. Поскольку по отношению к проводникам «.1.1 и - >.1.4
M проводники 4. . 3 и <<. . 2 расг>ола гается в плоскости нулевого потенциала (в плоскости симметрии), то в них колебания не наводятся. Анало= гичнае положение справедливо и для проводников 4.2.3 и 4,2.2 по отношению к проводникам 4.2.! и 4.2.4 в которые поступают колебания. Таким образом, колебания поступающие в ли=
>-. >1и из проводников «, 1, 1 и 4. . << ) (4,2. 1 и 4.2. -< ) нач>- ут распространя < ься по направлению к развязывающи< резисторам 3.1 и 3.2, Пройдя по линиям указанных проводников 4 колебания на оба за><има развязывающего резистора 3.2 поступают поло><ительной полярности, а на оба зажима развязываюцего резистора 3.1 — отрицатель ной полярности. Стало быть эти развязывающие резисторы не участвуют в работе, а колебания продолжают распространяться далее перейдя от проводников (4.1.1 и ч.1.4 ) в проводники 4.2.3 и 4.2.2, которые располагаются, как указывалось ранее, в плоскости симметрии (плоскости нулевого потенциала} проводников
4.2,1 и 4.2.4. Соответственно колеба ия и" проводников 4.2,1 и 4.2,4 поступят в проводники 4.1.3 и 4.1.2, которые располагаются в плоскости нулевого. потенциала проводников
<4.1. 1 и 4. 1.4) . Ввиду отсутствия взаимного влияния между проводниками 4
<етырехпроводных линий колебания будут распространяться в направлении нагрузки 2. K ней колебания подходят синфазно и поэтому мощности их суммируются в этой нагрузке 2. Величина ее сопротивления выбирается ьдвое меньшей волнового сопротивления четырехпроводных линий, по которым распространяются колебания, и поэтому все четырехпроводные линии оказываются нагруженными на свои волновые сопротивления. т.е. согласованными.
Если теперь поменять полярность одного из генераторов 1.1 или
1.2, †.о проводники 4.1.! и 4.1,4 окажутся эквипотенциальнЪ<ми, пусть положительного потенциала, а проводники 4.2,i и 4.2.4 также эквипотенциальны, но отрицательного потенциала. Нагрузка 2 в этом случае короткозамкнута, колебания начинают заспространяться. по одной четырехи„"-оводной линии, образованной соединенными вместе проводниками 4.1.1 с <.i.4 и 4.1.3 с 4.1.2 и по другой четырехпроводной линии, образованной соединенными вместе проводниками 4.2.1 с 4.2.4 и 4,2.3 с 4.2.2.
Обе эти четырехпроводные линии оказываются соединенными между собой последовательно,со стороны генераторов 1.1 и 1.2 и параллельно со стороны развязывающих резисторов 3.1
930585 и 3.2. Тем самым, по отношению к этим развяэываюцим резисторам образуется симметричный трансформатор с коэффициентом трансформации равным двум. Выбирая величину развязываюцих резисторов 3.1 и 3.2, получим также согласованный режим работы трансформатора и частотно-независимое согласованное сопротивление нагрузки для генераторов 1.1 и 1.2 °
Поскольку для обоих режимов генераторов 1.1 и 1.2 они работают на одно и то же сопротивление, то эти генераторы 1.1 и 1,2 полностью согласованы и развязаны, а наличие 4-х проводников обеспечивает существенно большую шунтируюцую индуктивность для области нижних частот, В результате получаем устройство сложения мощностей двух генераторов электрических колебаний, которое пол ностью согласовано и развязано по двум входам с расширенной полосой частот за счет увеличения числа вит. ков вдвое (беэ увеличения габарита) при сохранении независимого распространения колебаний по линиям.
В устройстве (фиг.2) реализован принцип взаимонезависимости распространения колебаний по двум линиям, совмещенным в четырехпроводную линию, применительно к суммированию мощности произвольного числа генераторов.
Для доказательства того, что генераторы 1.1-1.N развязаны между со. бой, следует оставить работающим любой один из них и рассмотреть процесс прохождения колебаний к зажимам других генераторов, где подключены вместо них номинальные сопротивления. В силу симметрии устройства анализ проце всего провести стандартной процедурой, представляя работающий генератор в виде генераторов с уменьшенной в Н раз амплитудой, а на других входах, включая такое же количество генераторов, но с фазами, дающими в сумме ноль. В результате воздействия каждой группы парциальных источников их мощность не поступает в нагрузку 2, а полностью рассеивается в развязывающих резисторах, обеспечивая близкое к согласованному, сопротивление нагрузки 2 для каждого генератора. Тем самым обеспечивается высокая развязка между генераторами. Численно она
1О
20 5, действия, i-ый генератор,где i=1 2..N
Эб
Э5 ао
5О
55 такая же, как и у прототипа, при равной длине линий от каждого генератора до общей нагрузки 2. Однако эа счет того, что в предложенном устройстве шунтирующая индуктивность определяющая нижнюю граничную частоту, будет существенйо большей, соот" ветственно длина линий может быть уменьшена "и, следовательно, развязка станет большей, и существенно.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства состоит в существенном расширении рабочего диапазона частот, по сравнению с известным в два раза. формула изобретения
1, Устройство сложения мощностеи генераторов электрических колебаний, содержащее Й симметричных относительно общей шины генераторов, N четырехпроводных линий, 2N развязывающих ре. зисторов и общую нагрузку, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения коэффициента полезного включен между началом первого про одника i-ой четырехпроводной линииД
1и началом четвертого проводника (i+1)-ой четырехпроводной линии+ общая нагрузка включена мемду объединенными началами вторых проводников всех четырехпроводных линий и объединенными началами третьих про" водников всех четырехпроводных линий
1-ый развязывающий резистор подключен между концами первого и третьего про" водников, а (N+i) ûé развязывающий резистор - между концами второго и четвертого проводников 1-ой четырехпроводной линии, при этом концы тре" ,тьего и второго проводников i-ой че" тырехпроводной линии соединены с концами соответственно четвертого и пер" вого проводников (i+1)-ой четырехпроводной линии, причем при i=N принимают i+1=1.
2. Устройство no n. l, о т л и" ч а ю щ е е с я тем, что, в каждой четырехпроводной линии первый и четвертый проводники расположены в плоскости симметрии между вторым и третьим проводниками, которые распо ложекы в плоскости симметры15 между первым и четвертым проводниками.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство по заявке И 2727532/18-09, . кл. Н 03 Н 7/48, 15.12.79.
Составитель А. Меньшикова
Редактор П. Коссей Техред È.Òåïåð Корректор Н. Швыдкая .Заказ 3494/79 Тираж 954 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, 5-35, Раушская наб., д. 4/5 е
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
