RU118084U1

RU118084U1 - HIGH FREQUENCY BROADBAND RELATED AUTO TRANSFORMER

Info

Publication number: RU118084U1
Application number: RU2012100123/08U
Authority: RU
Inventors: Анна Андреевна Бурова; Андрей Леонардович Калинин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Российский институт мощного радиостроения"
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2012-07-10

Abstract

Высокочастотный широкополосный согласующий автотрансформатор, содержащий ферритовый магнитопровод и токопроводящую обмотку, имеющую выводные концы для подключения и снятия ВЧ напряжения, отличающийся тем, что ферритовый магнитопровод выполнен тороидальной формы в виде ферритовых колец, равномерно расположенных по окружности, сквозь которые пропущена токопроводящая обмотка из медной ленты, навитая в виде спирали с зазорами между витками, причем минимум два витка вторичной обмотки связаны между собой с изменением порядка соединения витков, при этом число витков первичной и вторичной обмоток и порядок соединения витков определяется в зависимости от заданного коэффициента трансформации и коэффициента бегущей волны, а ширина медной ленты и величина зазоров между витками определяется в зависимости от заданной номинальной мощности и коэффициента бегущей волны. A high-frequency broadband matching autotransformer containing a ferrite magnetic circuit and a conductive winding having lead ends for connecting and removing HF voltage, characterized in that the ferrite magnetic circuit is made of a toroidal shape in the form of ferrite rings, evenly spaced around the circumference, through which a conductive winding made of copper tape is passed, wound in the form of a spiral with gaps between the turns, and at least two turns of the secondary winding are connected with each other with a change in the order of connection of the turns, while the number of turns of the primary and secondary windings and the order of connection of the turns are determined depending on the specified transformation ratio and the traveling wave ratio, and the width copper tape and the size of the gaps between the turns are determined depending on the specified nominal power and the coefficient of the traveling wave.

Description

Полезная модель относится к электрическим преобразователям, а точнее к автотрансформаторам, предназначенным для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты, например, для питания электроприборов различного назначения.The utility model relates to electric converters, and more specifically to autotransformers, designed to convert alternating current of one voltage into alternating current of another voltage of the same frequency, for example, to power electrical appliances for various purposes.

В литературе [1, 2] рассмотрены различные варианты построения автотрансформаторов - статических преобразователей напряжения, в которых первичная и вторичная обмотки соединены между собой электрически, т.е. одна обмотка является частью другой.In the literature [1, 2] various options for the construction of autotransformers - static voltage converters, in which the primary and secondary windings are electrically connected, are considered, i.e. one winding is part of another.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство, описанное в заявке на изобретение Кореи "Toroidal autotransformer" №20110067739 А (публ. 22.06.2011 г.), которое и принято за прототип. Устройство содержит магнитопровод тороидальной формы, а также первичную и вторичную обмотки с регулируемым количеством витков и выводными концами для подключения и снятия высокочастотного (ВЧ) напряжения. При этом полярность вторичной обмотки противоположна полярности первичной обмотки. Контроллер осуществляет подстройку количества витков в обмотках для регулирования выходного напряжения.Closest to the claimed technical solution is the device described in the application for the invention of Korea "Toroidal autotransformer" No. 201167739 A (publ. 06/22/2011), which is taken as a prototype. The device contains a toroidal magnetic circuit, as well as primary and secondary windings with an adjustable number of turns and output ends for connecting and removing high-frequency (HF) voltage. In this case, the polarity of the secondary winding is opposite to the polarity of the primary winding. The controller adjusts the number of turns in the windings to control the output voltage.

Основной задачей, на решение которой направлено предлагаемое устройство, является расширение функциональных возможностей автотрансформатора, в частности, использование его в качестве согласующего устройства.The main task, which the proposed device is aimed at, is to expand the functionality of the autotransformer, in particular, to use it as a matching device.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в широкополосном согласующем автотрансформаторе, содержащем ферритовый магнитопровод и токопроводящую обмотку, имеющую выводные концы для подключения и снятия ВЧ напряжения, ферритовый магнитопровод выполнен тороидальной формы в виде ферритовых колец, равномерно расположенных по окружности, сквозь которые пропущена токопроводящая обмотка из медной ленты, навитая в виде спирали с зазорами между витками, причем минимум два витка вторичной обмотки связаны между собой с изменением порядка соединения витков, при этом число витков первичной и вторичной обмоток и порядок соединения витков определяется в зависимости от заданного коэффициента трансформации и коэффициента бегущей волны (КБВ), а ширина медной ленты и величина зазоров между витками определяется в зависимости от заданной номинальной мощности и КБВ.The solution to this problem is achieved by the fact that in a broadband matching autotransformer containing a ferrite magnetic circuit and a conductive winding having terminal ends for connecting and removing RF voltage, the ferrite magnetic circuit is made of a toroidal shape in the form of ferrite rings evenly spaced around which a conductive winding is passed from copper tape wound in the form of a spiral with gaps between the turns, and at least two turns of the secondary winding are interconnected with a change in order a compound of turns, the number of turns of the primary and secondary windings and the order of connection of windings determined according to the predetermined ratio and the traveling wave ratio (IPM), and the width of the copper tape and the value of gaps between turns determined according to a predetermined rated power and IPM.

Конструкция предлагаемого устройства (вид сверху схематично) для исполнений с общим числом витков равным трем и пяти, представлена соответственно на фиг.1 и фиг.2а и 2б.The design of the proposed device (a schematic top view) for versions with a total number of turns equal to three and five, is presented, respectively, in FIG. 1 and FIGS. 2a and 2b.

Высокочастотный широкополосный согласующий автотрансформатор содержит ферритовый магнитопровод и токопроводящую обмотку, имеющую выводные концы для подключения и снятия ВЧ напряжения. Ферритовый магнитопровод выполнен тороидальной формы в виде ферритовых колец 1, равномерно расположенных по окружности, сквозь которые пропущена токопроводящая обмотка 2, которая сформирована из отрезков (полувитков) медной ленты, ориентированных в вертикальной плоскости. Концы отрезков поочередно соединены друг с другом с помощью пайки, образуя спираль с зазорами между витками. При этом минимум два витка вторичной обмотки спаяны между собой с изменением порядка соединения витков. Ширина медной ленты и величина зазоров между витками выбирается в зависимости от заданной номинальной мощности согласуемых устройств и КБВ. Количество витков в обмотке, а также порядок соединения витков подбирается экспериментальным путем при начальной настройке трансформатора таким образом, чтобы для заданного значения коэффициента трансформации обеспечить требуемое значение КБВ. При этом используется прибор (например, Обзор-103), позволяющий отслеживать изменения КБВ в полосе частот.A high-frequency broadband matching autotransformer contains a ferrite magnetic circuit and a conductive winding having terminal ends for connecting and removing RF voltage. The ferrite magnetic core is made of a toroidal shape in the form of ferrite rings 1 evenly spaced around which a conductive winding 2 is passed, which is formed from pieces (half-turns) of copper tape oriented in a vertical plane. The ends of the segments are alternately connected to each other by soldering, forming a spiral with gaps between the turns. At the same time, at least two turns of the secondary winding are soldered together with a change in the order of connection of the turns. The width of the copper strip and the size of the gaps between the turns is selected depending on the specified nominal power of the coordinated devices and KBM. The number of turns in the winding, as well as the order of connection of the turns, is selected experimentally during the initial setup of the transformer so that for the given value of the transformation coefficient provide the required value of the CBM. In this case, a device is used (for example, Obzor-103), which allows you to track changes in KBM in the frequency band.

Рассмотрим конструкцию устройства с общим количеством витков в обмотке, равным трем. Для такого исполнения существует единственно возможный вариант соединения витков (см. фиг.1). При этом первый виток (внутренний) первым концом соединен со вторым концом третьего витка, а вторым концом - с первым концом второго витка, свободный конец второго витка заземлен, а на концах третьего витка (внешнего) организованы выводные концы для подключения и снятия ВЧ напряжения.Consider the design of the device with a total number of turns in the winding equal to three. For this design, there is the only possible option for connecting the turns (see figure 1). In this case, the first turn (inner) of the first end is connected to the second end of the third turn, and the second end to the first end of the second turn, the free end of the second turn is grounded, and at the ends of the third turn (external) the output ends are arranged to connect and remove the RF voltage.

Рассмотрим конструкцию устройства с общим количеством витков в обмотке, равным пяти. В этом случае возможны различные варианты изменения порядка следования витков (см. фиг.2а и 2б). На фиг.2а показано исполнение, при котором первый виток (внутренний) первым концом соединен со вторым концом третьего витка, а вторым концом - с первым концом второго витка, свободный конец второго витка заземлен, первый конец третьего витка соединен со вторым концом четвертого витка, первый конец которого соединен со вторым концом пятого витка, а на концах пятого витка (внешнего) организованы выводные концы для подключения и снятия ВЧ напряжения. На фиг.2б показан другой возможный вариант исполнения, когда первый виток (внутренний) первым концом соединен со вторым концом четвертого витка, а вторым - с первым концом третьего витка, второй виток первым концом соединен со вторым концом третьего витка, свободный конец второго витка заземлен, четвертый виток первым концом соединен со вторым концом пятого витка, а на концах пятого витка (внешнего) организованы выводные концы для подключения и снятия ВЧ напряжения.Consider the design of the device with a total number of turns in the winding equal to five. In this case, there are various options for changing the sequence of turns (see figa and 2b). Figure 2a shows a design in which the first turn (inner) of the first end is connected to the second end of the third turn, and the second end to the first end of the second turn, the free end of the second turn is grounded, the first end of the third turn is connected to the second end of the fourth turn, the first end of which is connected to the second end of the fifth turn, and at the ends of the fifth turn (external), output ends are arranged for connecting and removing the RF voltage. 2b shows another possible embodiment, when the first turn (inner) of the first end is connected to the second end of the fourth turn, and the second to the first end of the third turn, the second turn of the first end is connected to the second end of the third turn, the free end of the second turn is grounded , the fourth turn of the first end is connected to the second end of the fifth turn, and at the ends of the fifth turn (external) output ends are arranged for connecting and removing the RF voltage.

Устройство работает по принципу классического автотрансформатора. Для понижающего включения автотрансформатора ВЧ напряжение подводится к концам всей обмотки, а пониженное напряжение снимается с ее части. Для повышающего включения автотрансформатора ВЧ напряжение подводится к части обмотки, а повышенное напряжение снимается с ее концов. Предлагаемое устройство в исполнении с пятью витками в обмотке может быть использовано, например, для согласования выхода усилителя мощности (50 Ом) с входом антенно-фидерного тракта (75 Ом).The device works on the principle of a classic autotransformer. To reduce the inclusion of the autotransformer, the RF voltage is supplied to the ends of the entire winding, and the reduced voltage is removed from its part. To increase the inclusion of the autotransformer, the RF voltage is supplied to the part of the winding, and the increased voltage is removed from its ends. The proposed device with five turns in the winding can be used, for example, to match the output of the power amplifier (50 Ohms) with the input of the antenna-feeder path (75 Ohms).

Предлагаемое устройство по сравнению с устройством-прототипом обладает следующими преимуществами:The proposed device compared with the prototype device has the following advantages:

- расширены функциональные возможности устройства;- expanded functionality of the device;

- расширена полоса согласования на ВЧ.- widened matching band at HF.

Список литературы.Bibliography.

1. Лондон С.Е., Томашевич С.В. Справочник по высокочастотным трансформаторам, М., Радио и связь, 19841. London S.E., Tomashevich S.V. Handbook of High Frequency Transformers, M., Radio and Communications, 1984

2. Казанский Н.В. Автотрансформатор, М., Госэнергоиздат, 19502. Kazan N.V. Autotransformer, M., Gosenergoizdat, 1950

Claims

A high-frequency broadband matching autotransformer containing a ferrite magnetic circuit and a conductive winding having terminal ends for connecting and removing RF voltage, characterized in that the ferrite magnetic circuit is made of a toroidal shape in the form of ferrite rings evenly spaced around which a conductive winding of copper tape is passed through, wound in the form of a spiral with gaps between the turns, and at least two turns of the secondary winding are interconnected with a change in the order of connection turns, while the number of turns of the primary and secondary windings and the order of connection of the turns is determined depending on the given transformation coefficient and the traveling wave coefficient, and the width of the copper tape and the size of the gaps between the turns is determined depending on the specified nominal power and traveling wave coefficient.