CN103647457B - 一种射频固态变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频固态变压器，包括输入端、输出端、射频金属外壳及绝缘外壳，输入端、输出端设在绝缘外壳内；输入端包括高频激励电路、金属电极、激励金属电极、半导体晶体振荡片组和射频发射电路；输出端包括射频接收电路、射频信号金属接收棒和电压输出电路；高频激励电路、半导体晶体振荡片组、射频发射电路、射频接收电路及射频信号金属接收棒封装在射频金属外壳内；半导体晶体振荡片组在金属电极间；激励金属电极连高频激励电路，射频发射电路连高频激励电路及射频接收电路，射频接收电路连电压输出电路。本发明采用了半导体材料和电子器件结构，使变压器的体积和重量更小，具有热能损耗更低，转换效率高，无污染等优点。

Description

一种射频固态变压器

技术领域

本发明涉及一种小型电子设备的变压器，尤其涉及一种射频固态变压器。

背景技术

目前变压器还是以线圈结构为主，采用电磁线圈来实现电压的变压，由于目前的变压器主要以线圈和铁芯为主要部件，造成变压器体积较大，重量大，能量损耗高，并且有污染。

目前也有固态变压器，但是此类固态变压器内部还是采用传统变压器铁芯、线圈结构的电磁耦合技术进行电压的转换和传递。

发明内容

本发明的目的：提供一种射频固态变压器，通过电能和射频能量之间的转换来实现电压变压的一种变压器，内部采用半导体材料和集成度高的电子元件，可以实现微小体积，重量轻，转换效率高，热能损失小。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种射频固态变压器，包括输入端、输出端、射频金属外壳及绝缘外壳，所述的输入端、输出端及射频金属外壳设置在所述的绝缘外壳内；所述的输入端由高频激励电路、金属电极、激励金属电极、半导体晶体振荡片组和射频发射电路组成；所述的输出端由射频接收电路、射频信号金属接收棒和电压输出电路组成；所述的高频激励电路、半导体晶体振荡片组、射频发射电路、射频接收电路及射频信号金属接收棒封装在所述的射频金属外壳内；所述的金属电极分别设置在所述的射频金属外壳的顶部和底部，所述的激励金属电极分别设置在所述的金属电极的内侧，所述的半导体晶体振荡片组设置在所述的金属电极之间；所述的激励金属电极的两端通过连接导线与所述的高频激励电路连接，所述的高频激励电路与所述的射频发射电路连接，所述的射频发射电路与所述的射频接收电路无线连接，所述的射频接收电路与所述的电压输出电路连接，所述的射频信号金属接收棒与所述的射频接收电路连接，所述的射频信号金属接收棒设置在所述的射频发射电路的上、下方，所述的电压输出电路设置在所述的射频金属外壳与所述的绝缘外壳之间。

上述的射频固态变压器，其中，还包括电压输入电极及电压输出电极，所述的电压输入电极及电压输出电极分别设置在所述的绝缘外壳内，分别位于所述的输入端和输出端，所述的电压输入电极通过所述的连接导线与所述的金属电极连接，所述的电压输出电极通过所述的连接导线与所述的电压输出电路连接。

上述的射频固态变压器，其中，所述的射频发射电路内部布置有高密度环形天线。

上述的射频固态变压器，其中，所述的半导体晶体振荡片组由多根半导体晶体振荡片间隔排列构成。

本发明采用了半导体材料和电子器件结构，使变压器的体积和重量更小，具有热能损耗更低，转换效率高，无污染等优点。

附图说明

图1是本发明一种射频固态变压器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的实施例。

请参见附图1所示，一种射频固态变压器，包括输入端、输出端、射频金属外壳9及绝缘外壳10，所述的输入端、输出端及射频金属外壳9设置在所述的绝缘外壳10内；所述的输入端由高频激励电路1、金属电极2、激励金属电极3、半导体晶体振荡片组4和射频发射电路5组成；所述的输出端由射频接收电路6、射频信号金属接收棒7和电压输出电路8组成；所述的高频激励电路1、半导体晶体振荡片组4、射频发射电路5、射频接收电路6及射频信号金属接收棒7封装在所述的射频金属外壳9内，减少射频能量向外辐射造成能量损失；所述的金属电极2分别设置在所述的射频金属外壳9的顶部和底部，所述的激励金属电极3分别设置在所述的金属电极2的内侧，所述的半导体晶体振荡片组4设置在所述的金属电极2之间；所述的激励金属电极3的两端通过连接导线11与所述的高频激励电路1连接，所述的高频激励电路1与所述的射频发射电路5连接，所述的射频发射电路5与所述的射频接收电路6无线连接，所述的射频接收电路6与所述的电压输出电路8连接，所述的射频信号金属接收棒7与所述的射频接收电路6连接，所述的射频信号金属接收棒7设置在所述的射频发射电路5的上、下方，所述的电压输出电路8设置在所述的射频金属外壳9与所述的绝缘外壳10之间，射频接收电路6通过射频信号金属接收棒7接收大功率的射频信号，并将射频信号转换为相应的电压信号，并通过电压输出电路8输出电压。

还包括电压输入电极12及电压输出电极13，所述的电压输入电极12及电压输出电极13分别设置在所述的绝缘外壳10内，分别位于所述的输入端和输出端，所述的电压输入电极12通过所述的连接导线11与所述的金属电极2连接，所述的电压输出电极13通过所述的连接导线11与所述的电压输出电路8连接。

所述的射频发射电路5内部布置有高密度环形天线，可以有效的将射频信号发射到射频接收电路6。

所述的半导体晶体振荡片组4由多根半导体晶体振荡片间隔排列构成。半导体晶体振荡片组4的数量、密度以及材质变化，将产生不同频率的高频激励信号。通过响应高频激励信号，高频激励电路1产生对应的射频信号，再由射频信号转化为对应的输出电压。通过改变半导体晶体振荡片组4的数量、密度和材质，将产生不同的输出电压值来实现变压。

传统变压器采用铁心和线圈结构，通过输出端线圈匝数的不同的产生不同的电压值。本发明采用了新的变压结构，整个射频固态变压器采用半导体晶体振荡片组4的结构，针对相同的输入电压，通过改变半导体晶体振荡片组4的数量、密度和材质等来产生不同频率的高频激励信号，高频激励电路1通过响应不同频率的高频激励信号后产生对应的不同频率的射频信号，并通过射频发射电路5将射频信号发送到射频接收电路6，再由射频接收电路6接收不同频率的射频信号并转换成不同的电压值，根据不同的频率产生不同的输出电压值来实现变压。整个射频固态变压器主要部件采用半导体材料和电子器件，排除了铁心和线圈等部件，因此体积和重量可以大大减小。传统变压器由于采用铁心和线圈等部件，因此很容易产生较高的热能损耗，而本发明射频固态变压器排除了这些部件，因此能够大大降低热能损耗。高频激励电路1采用敏感微频率设计，能够有效的响应不同强度级别的高频激励信号，因此能够有效的将输入的电能转换到输出端，转换效率较高。由于射频金属外壳9的封装结构设计，整个射频固态变压器输入电压后产生的高频激励信号能量能够有效传递到射频接收电路6，射频信号向外界的辐射损失比较低，因此电压变压转换效率较高。

本发明射频固态变压器可用于交流和直流电压的变压。在输入端布置有电压输入电极12，输入电压通过电压输入电极12加载到金属电极2上，在金属电极2的半导体晶体振荡片组4之间将产生不同频率的高频激励信号(针对相同的输入电压，通过改变金属电极2之间的半导体晶体振荡片组4的数量、密度和材质来产生不同频率的高频激励信号)，高频激励电路1(激励电路主要的功能是对输入信号进行相应的响应识别、放大和处理，然后将处理后的信号进行输出以满足其他部件特定的使用要求，高频激励电路1主要是针对高频信号进行处理)通过布置在半导体晶体振荡片组4内部的激励金属电极3来感应不同频率的高频激励信号，然后通过内部的敏感微频率部件，能够响应不同强度级别的高频激励信号，并将这些高频激励信号转换为相应的射频信号(射频信号就是经过调制的，拥有一定发射频率的电波)，通过射频发射电路5(射频发射电路5指将来自信号源的射频的信号(频率范围很宽，调制样式不同)通过阻抗匹配的天线将电磁波发射出去的电路系统)将射频信号传递到射频接收电路6(射频接收电路6是射频发射电路功能的逆过程，主要是通过射频接收天线将射频发射电路5发射过来的射频信号接收下来，然后将射频信号转换成电压、电流等信号)。射频接收电路6通过射频信号金属接收棒7(该射频信号金属接收棒7就是射频接收天线，由于采用大体积的棒结构，因此可以接收大功率的射频能量信号)将接收的射频信号转换为对应的电压值，通过电压输出电路8(电压输出电路8主要是将待输出的电压进行稳压、保护等处理后，然后进行电压输出)输出到电压输出电极13。

综上所述，本发明采用了半导体材料和电子器件结构，使变压器的体积和重量更小，具有热能损耗更低，转换效率高，无污染等优点。

Claims (4)

1.一种射频固态变压器，其特征在于：包括输入端、输出端、射频金属外壳及绝缘外壳，所述的输入端、输出端及射频金属外壳设置在所述的绝缘外壳内；所述的输入端由高频激励电路、金属电极、激励金属电极、半导体晶体振荡片组和射频发射电路组成；所述的输出端由射频接收电路、射频信号金属接收棒和电压输出电路组成；所述的高频激励电路、半导体晶体振荡片组、射频发射电路、射频接收电路及射频信号金属接收棒封装在所述的射频金属外壳内；所述的金属电极分别设置在所述的射频金属外壳的顶部和底部，所述的激励金属电极分别设置在所述的金属电极的内侧，所述的半导体晶体振荡片组设置在所述的金属电极之间；所述的激励金属电极的两个电极的右端分别通过连接导线与所述的高频激励电路连接，所述的高频激励电路与所述的射频发射电路连接，所述的射频发射电路与所述的射频接收电路无线连接，所述的射频接收电路与所述的电压输出电路连接，所述的射频信号金属接收棒与所述的射频接收电路连接，所述的射频信号金属接收棒设置在所述的射频发射电路的上、下方，所述的电压输出电路设置在所述的射频金属外壳与所述的绝缘外壳之间。

2.根据权利要求1所述的射频固态变压器，其特征在于：还包括电压输入电极及电压输出电极，所述的电压输入电极及电压输出电极分别设置在所述的绝缘外壳内，分别位于所述的输入端和输出端，所述的电压输入电极通过所述的连接导线与所述的金属电极连接，所述的电压输出电极通过所述的连接导线与所述的电压输出电路连接。

3.根据权利要求1所述的射频固态变压器，其特征在于：所述的射频发射电路内部布置有高密度环形天线。

4.根据权利要求1所述的射频固态变压器，其特征在于：所述的半导体晶体振荡片组由多根半导体晶体振荡片间隔排列构成。