DK164679B - Elektrisk hoejfrekvenstransformator - Google Patents

Description

i

DK 164679 B

Opfindelsen angår en højfrekvenstransfonnator ifølge indledningen til krav 1.

I fransk patentskrift nr. 2.024.822 omtales en højfrekvenstransformator med en spole, som er opbygget med en 5 plan lederbanestruktur og som er placeret omkring en ferrit-kerne på begge sider af en isolerende bæreanordning.

På den isolerende bæreanordning, som bærer lederopbygningen, er placeret lederbaner, som er forbundet til stel.

Disse lederbaner virker som kapacitive elementer, hvorved 10 tilvejebringes en kapacitiv forbindelse mellem de lederbaner, hvoraf spolen er opbygget, og stel.

Yderligere en kendt transformator tilvejebragt i trykt kredsløbsteknik er omtalt i DE-fremlæggelsesskrift nr. 2.230.587, hvilken transformator har en bladformet 15 spoleform tilvejebragt i et elektrisk isolerende materiale med mindst én på spoleformen placeret flad, spiralformet vikling og med en magnetkerne, hvis magnetiske kreds er sammenkædet med viklingens elektriske kreds. Ferritkernen er delt i to dele, dvs. at den er tilvejebragt med en 20 luftspalte i den magnetiske kreds. Derved kan der ved høje frekvenser i megahertz-området ikke tilvejebringes tilstrækkelig høj induktans, idet de højpermeable ferrit-arter kun har en ringe permeabilitet ved disse frekvenser.

25 Yderligere er der tilvejebragt spoleopbygninger med kerner med flere huller, hvorved der på en isolerende plade er anbragt to spolepar udformet som trykte lederbaner. Den isolerende plade er inden i og/eller udenfor spolerne udformet med gennemskæringer. Disse gennemskæ-30 ringer fyldes med usintret ferritmateriale og der placeres ferritmateriale på over- og undersiden af den isolerende plade. Herefter sammensintres den samlede opbygning således, at der er tilvejebragt en spoleopbygning med en lukket ferritkerne, hvilken kerne har et meget lille mag-35 netisk spredningsfelt (DE-offentliggørelsesskrift 2.917.388). Den således anvendte teknik til fremstilling

DK 164679 B

2 af ferritkernen er dog forbundet med store omkostninger og er vanskelig at styre, idet spoleopbygningens overføringsegenskaber fremviser en stor spredning indenfor en produktionsserie.

5 Endelig er det kendt teknik, som omtalt i DE- -offentliggørelsesskrift nr. 2.830.732, at nedsætte viklingsspredningskapaciteten i spoler med trykte lederbaner og derved forhøje spolens grænsefrekvens, idet isolationsafstanden mellem lederbanerne i det mindste i delområder 10 ikke er konstant. Derved opnås dog ikke en lukket magnetisk kreds, hvilket kræves til bredbåndsoverføringsorganer.

Den ved opfindelsen tilvejebragte højfrekvenstransformator, der er karakteristisk ved det, der er angivet i den kendetegnende del af krav 1, har den fordel, at den induktive 15 overføring i det lavere frekvensområde (nogle megahertz) går kontinuerligt over i overføring ved mikrostripkobling i det øvre frekvensområde (nogle hundrede megahertz). Den ledende belægning, som ikke har yderligere kontaktmæssig forbindelse, virker som serieforbundne kondensatorer, som 20 kapacitivt forbinder lederbanedelene med tilslutningsklemmerne, og således ændre alle transformatorens parametre i det mellemste og øvre frekvensområde i den ønskede retning.

Ved modsvarende geometrisk udformning af den ledende belægning og dielektrikets tykkelse kan kredsløbet tilpasses 25 optimalt til de eksisterende behov. Herved kan transformatoren fremstilles i planar teknik, hvilket tilvejebringer tydeligt bedre værdier i det midterste og det øvre frekvensområde sammenlignet med den almindelige trådviklede transformator.

30 Til frembringelse af en simpel fremstillingsmåde er det fordelagtigt, at yderligere en isolerende monteringsplade virker som dielektrikum, idet denne monteringsplade er fastgjort til den med lederbaner udformede isolerende monteringsplade, f.eks. ved lodning, og er tilvejebragt med 35 en ledende belægning. Ved de i de uselvstændige krav anførte foranstaltninger kan der tilvejebringes fordelagtige videre-

DK 164679 B

3 udviklinger og forbedringer af det i krav 1 anførte overføringsorgan. Er transformatoren udformet med en tilpasningsmodstand, må det foretrækkes, at denne placeres på den med lederbaner udformet isolerede monteringsplade,'idet den 5 forbindes med spoleopbygningen ved en lederstrimmel. Ved anvendelse af en sådan lederstrimmel med bestemte parametre kan der i det øvre frekvensområde tilvejebringes en større dæmpning i overføringsorganet fra tilslutningen til transformatorens udgang. Det er yderligere hensigtsmæssigt, at til-10 pasningsmodstanden har en modstandsstørrelse, som afviger fra bølgemodstanden i systemet, og yderligere at spoleopbygningen har lederbanespiraler med flere vindinger, hvis ydre ender er forbundet med jord. Ved begge disse foranstaltninger kan transformatorens dæmpning fra tilslutning til udgang 15 forbedres væsentligt i det nedre frekvensområde, til hvilken forbedring især de ved jordforbindelse af de ydre spoleender tilvejebragte usymmetriske spolevindingstalsforhold bidrager.

En eksempelvis udførelsesform af opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til teg-20 ningen, på hvilken: fig. 1 er et snit langs linie II-II i fig. 2 af den isolerende monteringsplade på den elektriske transformator, fig. 2 er en plan afbildning af transformatoren 25 med gennemskåren ferritkerne, fig. 3 er et ækvivalentdiagram for transformatorens gældende i lavfrekvensområdet, fig. 4 og 5 er diagrammer over forskellige elektriske overføringsstørrelsers forløb sammenlignet med 3° størrelser fra anderledes udformede transformatorer.

Den i fig. 1 og 2 anskueliggjorte elektriske transformator er udformet med en isolerende monteringsplade 1, som er fremstillet i et i og for sig kendt elastisk materiale, som er højisolerende, og som efter en deforme-35 ring af sig selv ved en fjedrende bevægelse føres tilbage

DK 164679 B

4

O

i sin plane stilling. Den isolerende monteringsplade 1 har tre rektangulære udskæringer 2, 3 og 4 (fig. 2) til optagelse af en lukket ferritkerne 5 med to huller. Gennemskæringernes størrelse er tilpasset tværsnittet af kernens 5 ben 6, 7 og 8. Til indføring af ferritkernen 5 i udskæringerne 2, 3 og 4 kan den isolerende monteringsplade 1 være udformet med ikke viste fjedrende tunger, som kan bevæges ud fra monteringspladens plan, således som omtalt i tysk offentliggørelsesskrift nr. 3.322^004.

10 På oversiden af den isolerende monteringsplade 1 er der ved en kendt fremgangsmåde placeret en flad spoleopbygning udformet ved trykte lederbaner. Mere detaljeret indbefatter spoleopbygningen to langstrakte lederbaner 9, 10, hvis to ender er udformet med tilslutningsindretnin-15 ger 11, 12 hhv. 13, 14. Tilslutningsindretningen 11 udgør indgangen, tilslutningsindretningen 12 udgør udgangen og tilslutningsindretningen 13 er systemklemskruen. Tilslutningsindretningen 14 på lederbanen 10 er gennem en tilpasningsmodstand 15 forbundet med jord. En båndleder 20 16 forbinder tilslutningsindretningen 14 med tilpasnings modstanden 15.

Lederbanerne 9 og 10 er hver især placerede overfor en lederbanespiral hhv. 17 og 18, hvilke lederbane-spiraler i det eksempelvise udførelsesform er opbygget 25 rektangulært, og som omgiver hhv. benet 6 og 8 på ferritkernen 5. De gennem kernehullerne 19 hhv. 20 på ferritkernen løbende lederbaner 9 og 10 har, som anskueliggjort i fig. 2, forskellige banebredder og forskellige afstande fra det overfor dem liggende stk. 21 hhv. 22 af lederbane-30 spiralerne 17 hhv. 18. Det må foretrækkes, at lederbanen 10's bredde er mindre end lederbanen 9's bredde, og at lederbanen 9's afstand fra det overfor den beliggende stykke 21 af lederbanespiralen 17 er mindre end afstanden fra lederbanen 10 til stykket 22 på lederbanespiralen 18. Herud-35 over er bredden af de gennem ferritkernen 5's kernehul 20 forløbende stykker 22, 24 på lederbanespiralen 18 mindre

DK 164679B

5 end bredden af lederbanestykkerne 21, 23 på spiralen 17 i kernehullet 19. Ved afstandene fra 22 til 24 og 21 til 23 forholder det sig omvendt. De tidligere nævnte parametre er valgt således, at stykkerne 9, 17 hhv. 10, _18 virker 5 som en modificeret båndlederkobling, som er geometrisk u-lige (usymmetriske).

De to lederbanespiraler 17, 18 er viklet modsat hinanden og forløber indefra og udefter således, at de ydre endestykker 25 hhv. 26 på spiralerne begge er forbundet 10 med jord. Herved kan der tilvejebringes forskellige vindingstalsforhold mellem 9 og 17, 10 og 18 og mellem 17 og 18 med samme antal ledere gennem kernehullerne 19', 20. Det må foretrækkes, at vindingstalsforholdet mellem 10 og 18 udpeges større end forholdet mellem 9 og 17, hvorved vin- 15 dingstallene på 9 og 10 bliver lige store, og tallene for lederbanestykkerne 21, 23 og 22, 24 gennem kernehullerne 19 og 20 bliver identiske. Forskellen mellem de to forhold er afhængig af den ønskede nominelle overføringsdæmpning fra indgang 11 til systemklemskrue 13 i dB, f.eks. 15 dB.

20 Den indvendige op mod kernebenet 6 beliggende begyndelse af spiralen 17 er forbundet med lederbanen 10 gennem en båndleder 17a, medens begyndelsen af lederbanespiralen 18 er forbundet med lederbanen 9 ved en båndleder 18a. Båndlederne 17a og 18a er placeret på bagsiden af den iso- 25 lerende monteringsplade 1.

Tilpasningsmodstanden 15 kan være integreret direkte i kredsløbet nemlig enten i trykt teknik modsvarende tyndeller tykfiIrasteknik, eller udformet som et diskret byggeelement til indlodning eller påklæbning. Væsentligt er det 30 imidlertid, at modstanden 15's nominelle værdi ikke er identisk med systemets bølgemodstand, men har en anden størrelse, end bølgemodstanden. Således kan ved en nominel overføringsdæmpning på 15 dB modstanden 15 være på 82 ohm, ved en bølgemodstand Zo på 75 ohm. Ved disse forholdsregler kan der, i 35 forbindelse med de ulige vindingstalsforhold i spoleopbygningen, opnås væsentlig højere dæmpningsstørrelser ved overfø-

DK 164679 B

6 ring fra klemskruen 13 til udgangen 12.

På den isolerende monteringsplade 1 er endvidere placeret en yderligere, mindre, isolerende monteringsplade 27, som er anbragt mellem ferritkernen 5 og tilslutnings-5 indretningerne 11, 13. Til denne isoleringsplade er, ud over faste materialer, også højfleksible, tynde isoleringsstoffer egnede, hvilke isoleringsstoffer især anvendes, når monteringspladen 1 har en tilstrækkelig egenstabilitet. Den isolerende monteringsplade 27 er på den flade, 10 som vender væk fra spoleopbygningerne 9, 17 og 10, 18, udformet med en ledende belægning 28, som i den eksempelvise udførelsesform er rektangulær og placeret således på den isolerende monteringsplade 27, at den dækker dele af lederbanerne i området indgang-jord-klemskrue. Den le-15 dende belægning placeres fortrinsvis direkte på den isolerende monteringsplade 27 ved en trykningsfremgangsmåde.

Den kan dog også være tilvejebragt ved et påklæbet ledermateriale, eksempelvis en kobberfolie, eller ved en påklæbet strimmel af isoleringsmateriale, hvorpå er på-20 lagt et ledende materiale.

Den ledende belægning 28 er kapacitivt koblet til spoleopbygningen, idet den isolerende monteringsplade 27 virker som et dielektrikum. Lederbanerne i spolerne og disses tilslutningsindretninger virker, som vist i lav-25 frekvensækvivalentdiagrammet i fig. 3, sammen med den ledende belægning 28 som serieforbundne kondensatorer 29--33, mellem indgangen 11, jord, klemskruen 13 og leder-banestykkerne 9, 17 og 10, 18. Der er ikke tilvejebragt gennemplettering på den isolerende monteringsplade 27.

Ved disse fordelte, serieforbundne kondensatorer, som er tilvejebragt med en ikke galvanisk forbundet, ledende belægning, ændres alle parametre i det midterste og det øvre frekvensområde på ønsket vis. Ved egnet geometrisk udformning af den ledende belægning 28 og ved an-vendelse af bestemte tykkelser af dielektriket 27 kan der tilvejebringes optimale størrelser for alle væsent- 7

O

lige parametre i kredsløbet.

De i fig. 4 og 5 viste diagrammer er tilvejebragt fra en 15 dB transformator, som ud fra lederbanernes bredde, afstand og vindingstalsforhold er usymmetrisk.

5 Den som gennemgang betegnede overføring mellem indgangen 11 og udgangen 12 er omtrent lineær i det samlede frekvensområde, idet der kun er et lille fald i området ved den øvre grænsefrekvens (kurve A i fig. 4). Kurven A' afbilleder gennemgangen på en sammenlignelig, trådviklet 10 transformator. I fig. 4 er herudover vist kurver for forbindelse (overføring mellem indgang 11 - klemskrue 13). Kurven B er optegnet for en ifølge opfindelsen tilvejebragt transformator, medens kurven B1 er optegnet for en trådviklet transformator. Den i diagrammet på fig.

15 5 viste kurve C for koblingen mellem udgangen 12 og klem skruen 13 og omvendt forløber i en transformator med en belægning 28 omtrent optimalt. Dette ses ved sammenligning med koblingskurven C for en transformator uden ledende belægning 28 og med koblingskurven C" for en tråd-20 viklet transformator. I fig. 5 er yderligere indtegnet kurverne D og D1 for en ved opfindelsen tilvejebragt elektrisk transformator hhv. for en trådviklet transformator.

25 30 35

Claims (5)

1. Højfrekvenstransformator, især retningsafhængig bredbåndshøjfrekvenstransformator, som indbefatter induktive og kapacitive elementer, som er udformede som-trykte kreds- 5 løb, idet de induktive elementer består af en spoleopbygning med en lukket ferritkerne (5), hvilken spoleopbygning er udformet som trykte lederbaner (9, 10, 17, 18) placeret på en isolerende monteringsplade (1), kendetegnet ved, at de kapacitive elementer indbefatter en yderligere, 10 som dielektrikum virkende isolerende monteringsplade (27), som er tilvejebragt på i det mindste en del af spoleopbygningen (9, 10, 17, 18), og som på den overside, som vender bort fra spoleopbygningen (9, 10, 17, 18), er forsynet med en ledende belægning (28), som ikke er forbundet med noget 15 kredsløbspunkt.

2. Højfrekvenstransformator med tilpasningsmodstand ifølge krav 1, kendetegnet ved, at tilpasningsmodstanden (15) er placeret på den med lederbaner (9, 17 og 10, 18) tilvejebragte isolerende monteringsplade (1) og er 20 forbundet med spoleopbygningen ved en båndleder (16) .

3. Højfrekvenstransformator ifølge krav 2, kendetegnet ved, at tilpasningsmodstanden (15) har en modstandsværdi som afviger fra systemets karakteristiske modstand. 25

4. Højfrekvenstransformator ifølge krav 1-3, ken detegnet ved, at spoleopbygningen er udformet som lederbanespiraler (17, 18) med flere vindinger, idet spiralernes ydre endestykker (25 hhv. 26) er forbundet med jord.

5. Højfrekvenstransformator ifølge krav 1-4, k e n -30 detegnet ved, at lederbanerne (9, 17 og 10, 18) har forskellig banebredde og/eller forskellig afstand fra hinan den.