RU145938U1

RU145938U1 - BROADBAND RELATED TRANSFORMER

Info

Publication number: RU145938U1
Application number: RU2014120950/07U
Authority: RU
Inventors: Анна Андреевна Смаль; Андрей Леонардович Калинин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Российский институт мощного радиостроения"
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2014-09-27

Abstract

Широкополосный согласующий трансформатор, содержащий ферритовый магнитопровод и токопроводящую обмотку, имеющую входной и выходной зажимы, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен в виде двух полых цилиндров, каждый из которых образован ферритовыми кольцами с воздушными зазорами между ними, причем цилиндры объединены витком медной ленты, а токопроводящая обмотка, состоящая из первого и второго коаксиальных кабелей, намотана на магнитопровод в одном направлении, при этом внутренние проводники начала первого и второго кабелей соединены соответственно с концами внутренних проводников второго и первого кабелей, а внешние проводники начала первого и второго кабелей соединены между собой, при этом внешние проводники конца первого и второго кабелей соединены соответственно с общей шиной и входным зажимом, а внешний проводник второго кабеля соединен с выходным зажимом, при этом обеспечиваемый коэффициент трансформации (W:W=1:k) определяется по формуле:где N - суммарное число витков обмотки первого и второго кабелей;Ν- число витков обмотки второго кабеля между входным и выходным зажимами.A broadband matching transformer containing a ferrite magnetic circuit and a conductive winding having input and output terminals, characterized in that the magnetic circuit is made in the form of two hollow cylinders, each of which is formed by ferrite rings with air gaps between them, the cylinders being connected by a coil of copper tape, and the conductive a winding consisting of the first and second coaxial cables is wound on the magnetic circuit in one direction, while the inner conductors of the first and second cables are connected inens respectively with the ends of the inner conductors of the second and first cables, and the outer conductors of the beginning of the first and second cables are interconnected, while the outer conductors of the end of the first and second cables are connected respectively to a common bus and input terminal, and the external conductor of the second cable is connected to the output terminal while the provided transformation coefficient (W: W = 1: k) is determined by the formula: where N is the total number of turns of the winding of the first and second cables; Ν is the number of turns of the winding of the second cable between the input and travel clamps.

Description

Настоящая 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.This utility model relates to electrical 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] рассмотрены различные аспекты построения согласующих трансформаторов.In the literature [1], various aspects of the construction of matching transformers are considered.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является высокочастотный широкополосный согласующий автотрансформатор по патенту РФ на полезную модель №118084, принятый за ближайший аналог (прототип). Прототип содержит ферритовый магнитопровод и токопроводящую обмотку, имеющую выводные концы для подключения электропитания и отводы для подсоединения энергопотребителя. Магнитопровод выполнен тороидальной формы в виде ферритовых колец, равномерно расположенных по окружности, сквозь которые проходит токопроводящая обмотка из медной ленты, навитая в виде спирали с зазорами между витками. При этом минимум два витка вторичной обмотки связаны между собой с изменением порядка соединения витков. В прототипе число витков первичной и вторичной обмоток и порядок соединения витков определяется в зависимости от заданного коэффициента трансформации k и заданной величины коэффициента бегущей волны (КБВ) в тракте, а ширина медной ленты и величина зазоров между витками определяется в зависимости от заданной номинальной мощности и КБВ.Closest to the claimed technical solution is a high-frequency broadband matching autotransformer according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 118084, adopted for the closest analogue (prototype). The prototype contains a ferrite magnetic circuit and a conductive winding having terminal ends for connecting power and taps for connecting an energy consumer. The magnetic core is made of a toroidal shape in the form of ferrite rings evenly spaced around which a conductive winding of copper tape passes, wound in a spiral with gaps between the turns. In this case, at least two turns of the secondary winding are interconnected with a change in the order of connection of the turns. In the prototype, the number of turns of the primary and secondary windings and the order of connection of the turns is determined depending on a given transformation coefficient k and a given value of the traveling wave coefficient (KBW) in the path, and the width of the copper tape and the size of the gaps between the turns is determined depending on a given rated power and KBB .

Прототип позволяет производить согласование по сопротивлению в соответствии с выражением:The prototype allows the coordination of resistance in accordance with the expression:

где W_вх - входное сопротивление, Ом;where W _I - input resistance, Ohm;

W_вых - выходное сопротивление, Ом;W _o - output resistance, Ohm;

k - коэффициент трансформации.k is the transformation coefficient.

При этом частотный диапазон, в котором прототип позволяет обеспечить требуемый уровень точности согласования, составляет 3…30 МГц. На практике при работе согласующего устройства в составе радиопередающих устройств коротковолнового диапазона требуется обеспечить работоспособность устройства в диапазоне частот 1,5…30 МГц.In this case, the frequency range in which the prototype allows to provide the required level of matching accuracy is 3 ... 30 MHz. In practice, when the matching device is used as part of the short-wave radio transmitting devices, it is required to ensure the operability of the device in the frequency range 1.5 ... 30 MHz.

Основной задачей, на решение которой направлено предлагаемое устройство, является расширение полосы рабочих частот устройства в низкочастотной области рабочего диапазона.The main task, the solution of which the proposed device is directed, is the expansion of the operating frequency band of the device in the low-frequency region of the operating range.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в широкополосном согласующем трансформаторе, содержащем ферритовый магнитопровод и токопроводящую обмотку, имеющую входной и выходной зажимы, магнитопровод выполнен в виде двух полых цилиндров, каждый из которых образован ферритовыми кольцами с воздушными зазорами между ними, причем цилиндры объединены витком медной ленты. Токопроводящая обмотка, состоящая из первого и второго коаксиальных кабелей, намотана на магнитопровод в одном направлении. При этом внутренние проводники начала первого и второго кабелей соединены соответственно с концами внутренних проводников второго и первого кабелей, а внешние проводники начала первого и второго кабелей соединены между собой. Внешние проводники конца перового и второго кабелей соединены соответственно с общей шиной и входным зажимом, а внешний проводник второго кабеля соединен с выходным зажимом. При этом для предлагаемого устройства обеспечиваемый коэффициент трансформации определяется по формуле:The solution to this problem is achieved by the fact that in a broadband matching transformer containing a ferrite magnetic circuit and a conductive winding having input and output terminals, the magnetic circuit is made in the form of two hollow cylinders, each of which is formed by ferrite rings with air gaps between them, and the cylinders are connected by a copper coil tapes. The conductive winding, consisting of the first and second coaxial cables, is wound on the magnetic circuit in one direction. In this case, the inner conductors of the beginning of the first and second cables are connected respectively to the ends of the inner conductors of the second and first cables, and the outer conductors of the beginning of the first and second cables are interconnected. The external conductors of the end of the first and second cables are connected respectively to a common bus and the input terminal, and the external conductor of the second cable is connected to the output terminal. Moreover, for the proposed device, the provided transformation ratio is determined by the formula:

где: N - суммарное число витков обмотки первого и второго кабелей;where: N is the total number of turns of the winding of the first and second cables;

N₀ - число витков обмотки второго кабеля между входным и выходным зажимами.N ₀ - the number of turns of the winding of the second cable between the input and output terminals.

Схема (вид сверху) предлагаемого устройства представлена на фиг. 1, при этом начала первого и второго кабелей обозначены точкой.A diagram (top view) of the proposed device is shown in FIG. 1, while the beginning of the first and second cables are indicated by a dot.

Широкополосный согласующий трансформатор содержит ферритовый магнитопровод 1 и токопроводящую обмотку 2, имеющую входной и выходной зажимы. Магнитопровод выполнен в виде двух полых цилиндров 1 (1) и 1 (2), каждый из которых образован ферритовыми кольцами с воздушными зазорами между ними, причем цилиндры объединены витком медной ленты 3. Токопроводящая обмотка, состоящая из первого 2 (1) и второго 2 (2) коаксиальных кабелей, намотана на магнитопровод 1 в одном направлении. При этом внутренние проводники начала первого 2 (1) и второго 2 (2) кабелей соединены соответственно с концами внутренних проводников второго 2 (2) и первого 2 (1) кабелей, а внешние проводники начала первого 2 (1) и второго 2 (2) кабелей соединены между собой. Внешние проводники конца перового 2 (1) и второго 2 (2) кабелей соединены соответственно с общей шиной и входным зажимом, а внешний проводник второго 2 (2) кабеля соединен с выходным зажимом.Broadband matching transformer contains a ferrite magnetic core 1 and a conductive winding 2 having input and output terminals. The magnetic core is made in the form of two hollow cylinders 1 (1) and 1 (2), each of which is formed by ferrite rings with air gaps between them, and the cylinders are joined by a coil of copper tape 3. A conductive winding consisting of the first 2 (1) and second 2 (2) coaxial cables wound around magnetic core 1 in one direction. In this case, the internal conductors of the beginning of the first 2 (1) and second 2 (2) cables are connected respectively to the ends of the internal conductors of the second 2 (2) and first 2 (1) cables, and the external conductors of the beginning of the first 2 (1) and second 2 (2 ) cables are interconnected. The external conductors of the end of the feather 2 (1) and second 2 (2) cables are connected respectively to the common bus and the input terminal, and the external conductor of the second 2 (2) cable is connected to the output terminal.

В предлагаемом устройстве тип используемого коаксиального кабеля выбирается исходя их требуемого волнового сопротивления и величины пропускаемой мощности. В частности, для получения необходимых параметров может быть использовано параллельное соединение нескольких кабелей. При регулировке автотрансформатора возможна установка корректирующих емкостей на входной и выходной зажимы.In the proposed device, the type of coaxial cable used is selected based on their desired wave impedance and the amount of transmitted power. In particular, in order to obtain the necessary parameters, a parallel connection of several cables can be used. When adjusting the autotransformer, it is possible to install correction tanks on the input and output terminals.

Устройство работает следующим образом. На входной зажим устройства с волновым сопротивлением W_вх подается сигнал, который, распространяюсь по токопроводящей обмотке, с минимальными потерями передается на выходной зажим с волновым сопротивлением W_вых=W_вх·k. Требуемый коэффициент трансформации к обеспечивается соответствующим выбором суммарного числа витков обмотки первого и второго кабелей и точки расположения выходного зажима.The device operates as follows. A signal is applied to the input terminal of the device with wave resistance W _I , which, propagating through the conductive winding, is transmitted with minimal losses to the output terminal with wave resistance W _o = W _I · k. The required transformation coefficient k is provided by the appropriate choice of the total number of turns of the winding of the first and second cables and the location of the output terminal.

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

- коэффициент перекрытия по частоте увеличен с 10 до 20 (полоса рабочих частот расширена до 1,5…30 МГц);- frequency overlap coefficient increased from 10 to 20 (operating frequency band expanded to 1.5 ... 30 MHz);

- уменьшены габаритные размеры, при этом повышена вибропрочность конструкции.- overall dimensions are reduced, while the vibration resistance of the structure is increased.

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

Claims

A broadband matching transformer containing a ferrite magnetic circuit and a conductive winding having input and output terminals, characterized in that the magnetic circuit is made in the form of two hollow cylinders, each of which is formed by ferrite rings with air gaps between them, the cylinders being connected by a coil of copper tape, and the conductive a winding consisting of the first and second coaxial cables is wound on the magnetic circuit in one direction, while the inner conductors of the first and second cables are connected inens respectively with the ends of the inner conductors of the second and first cables, and the outer conductors of the beginning of the first and second cables are interconnected, while the outer conductors of the end of the first and second cables are connected respectively to a common bus and input terminal, and the external conductor of the second cable is connected to the output terminal , while the provided transformation coefficient (W _in : W _out = 1: k) is determined by the formula:

k = \sqrt{\frac{N_{o}}{N}},

where N is the total number of turns of the winding of the first and second cables;

Ν _o - the number of turns of the winding of the second cable between the input and output terminals.