RU157375U1

RU157375U1 - Широкополосный согласующий трансформатор 12,5:75

Info

Publication number: RU157375U1
Application number: RU2015123395/02U
Authority: RU
Inventors: Андрей Леонардович Калинин; Герман Сергеевич Гусев; Анна Андреевна Смаль
Original assignee: Открытое акционерное общество "Российский институт мощного радиостроения"
Priority date: 2015-06-15
Filing date: 2015-06-15
Publication date: 2015-11-27

Abstract

1. Широкополосный согласующий трансформатор, содержащий ферритовый магнитопровод типа "бинокль", выполненный в виде двух полых цилиндров, каждый из которых образован ферритовыми кольцами с воздушными зазорами между ними, и токопроводящую обмотку с входным и выходным зажимами, состоящую из первого и второго отрезков передающей линии и отрезка медной ленты, отличающийся тем, что входной зажим выполнен с волновым сопротивлением 12,5 Ом , а выходной зажим - 75Ом, при этом между двумя цилиндрами магнитопровода навиты три витка первого отрезка передающей линии, а над ними навит один виток второго отрезка передающей линии и два витка отрезка медной ленты, начала первых проводников первого и второго отрезков передающих линий соединены с входным зажимом, а конец отрезка медной ленты - с выходным зажимом, при этом начало отрезка медной ленты соединено с концом первого проводника первого отрезка передающей линии, концы второго проводника первого отрезка передающей линии и первого проводника второго отрезка передающей линии соединены друг с другом, а начало и конец второго проводника второй передающей линии и начало второго проводника первой передающей линии заземлены.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отрезки передающих линий выполнены в виде отрезков коаксиального кабеля.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отрезки передающих линий выполнены в виде отрезков двух коаксиальных кабелей, соединенных параллельно.

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.

В литературе [1] рассмотрены различные аспекты построения согласующих трансформаторов.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является высокочастотный широкополосный согласующий автотрансформатор по патенту РФ на полезную модель №145938, принятый за ближайший аналог (прототип).

Электрическая схема прототипа представлена на Фиг. 1, при этом начала и концы отрезков передающих линий и отрезка медной ленты обозначены буквами «н» и «к» соответственно.

Прототип содержит ферритовый магнитопровод 1 и токопроводящую обмотку 2, имеющую входной и выходной зажимы. Токопроводящая обмотка 2 состоит из первого 3 и второго 4 отрезков передающих линий, выполненных в виде отрезков коаксиальных кабелей, и отрезка медной ленты 5. Внутренний и внешний проводники отрезков коаксиальных кабелей является соответственно первым и вторым проводниками отрезков передающих линий 3, 4. В рассматриваемом устройстве используется магнитопровод типа «бинокль», выполненный в виде двух полых цилиндров 1(1), 1(2), каждый из которых образован ферритовыми кольцами с воздушными зазорами между ними. Первый 3 и второй 4 отрезки передающих линий намотаны в одном направлении на первый 1(1) и второй 1(2) цилиндры магнитопровода соответственно, а один виток отрезка медной ленты 5 намотан между двумя цилиндрами, при этом его начало и конец соединены друг с другом. Начало и конец первого проводника первого отрезка 3(1) передающей линии соединены с концом и началом первого проводника второго отрезка 4(1) передающей линии соответственно, начала вторых проводников первого 3(2) и второго 4(2) отрезков передающих линий соединены друг с другом, а конец второго проводника первого 3(2) отрезка передающей линии заземлен. Входной зажим подключен к концу второго проводника второго отрезка 4(2) передающей линии, а выходной зажим - ко второму проводнику второго отрезка 4(2) передающей линии, при этом обеспечиваемый коэффициент трансформации определяется по формуле:

где N - суммарное число витков обмотки первого и второго отрезков передающих линий;

N₀ - суммарное число витков обмотки второго отрезка передающей линии между входным и выходным зажимами.

Прототип позволяет в коротковолновом диапазоне частот (3…30 МГц) изменять обеспечиваемый коэффициент трансформации по сопротивлению в зависимости от конфигурации устройства (соотношения между суммарным числом витков обмотки первого и второго отрезков передающих линий и суммарным числом витков обмотки второго отрезка передающей линии между входным и выходным зажимами). Недостатком прототипа является то, что для достижения больших значений коэффициента трансформации (k≥6) существенно увеличивается необходимое суммарное число витков обмотки первого и второго отрезков, что приводит к увеличению массо-габаритных параметров и стоимости устройства. Например, для обеспечения согласования с коэффициентом трансформации по сопротивлению k=6 (W_вх:W_вых=12,5:75=1:6=1:k, где W_вх, W_вых - соответственно входное и выходное сопротивление устройства, Ом) необходимо N≥36 суммарных витков обмотки первого и второго отрезков передающих линий.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое устройство, является обеспечение в коротковолновом диапазоне согласования по сопротивлению W_вх:W_вых=12,5:75 (k=6) при минимальном суммарном числе витков обмоток передающих линий.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в широкополосном согласующем трансформаторе, содержащем ферритовый магнитопровод типа «бинокль», выполненный в виде двух полых цилиндров, каждый из которых образован ферритовыми кольцами с воздушными зазорами между ними, и токопроводящую обмотку с входным и выходным зажимами, состоящую из первого и второго отрезков передающей линии и отрезка медной ленты, между двумя цилиндрами магнитопровода навиты три витка первого отрезка передающей линии. Над ними навит один виток второго отрезка передающей линии и два витка отрезка медной ленты. Начала первых проводников первого и второго отрезков передающих линий соединены с входным зажимом, а конец отрезка медной ленты - с выходным зажимом. При этом начало отрезка медной ленты соединено с концом первого проводника первого отрезка передающей линии, концы второго проводника первого отрезка передающей линии и первого проводника второго отрезка передающей линии соединены друг с другом, а начало и конец второго проводника второй передающей линии и начало второго проводника первой передающей линии заземлены.

Схема предлагаемого устройства представлена на фиг. 2, при этом начала и концы отрезков передающих линий и отрезка медной ленты обозначены буквами «н» и «к» соответственно.

Широкополосный согласующий трансформатор 12,5:75 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. Токопроводящая обмотка состоит из первого 3 и второго 4 отрезков передающей линии и отрезка медной ленты 5. Между двумя цилиндрами магнитопровода навиты три витка первого отрезка передающей линии 3, а над ними на высоте, подбираемой при регулировании, навит один виток второго отрезка передающей линии 4 и два витка отрезка медной ленты 5. Начала первых проводников первого 3(1) и второго 4(1) отрезков передающих линий соединены с входным зажимом, а конец отрезка медной ленты 5 - с выходным зажимом. При этом начало отрезка медной ленты 5 соединено с концом первого проводника первого отрезка 3(1) передающей линии, а концы второго проводника первого отрезка 3(2) передающей линии и первого проводника второго отрезка 4(1) передающей линии соединены друг с другом. Начало и конец второго проводника второй 4(2) передающей линии и начало второго проводника первой 3(2) передающей линии заземлены.

В предлагаемом устройстве тип используемого коаксиального кабеля выбирается исходя из требуемого волнового сопротивления и величины пропускаемой мощности. Для получения необходимых параметров может быть использовано параллельное соединение нескольких кабелей. При регулировке автотрансформатора возможна установка корректирующих емкостей на входной и выходной зажимы.

Устройство работает следующим образом. На входной зажим устройства с волновым сопротивлением W_вх=12,5 Ом подается сигнал, который, распространяясь по токопроводящей обмотке, с минимальными потерями передается на выходной зажим с волновым сопротивлением W_вsх=75 Ом.

Требуемый коэффициент трансформации в предлагаемом устройстве реализован с применением минимального суммарного числа витков обмотки первого и второго отрезков передающих линий:

где N₁ - число витков обмотки первого отрезка передающей линии, равное 3 виткам; N₂ - число витков обмотки второго отрезка передающей линии, равное 1 витку.

К достоинствам предлагаемого устройства относится также то, что оно превосходит прототип в части качества обеспечиваемого согласования, оцениваемого в диапазоне рабочих частот по величине коэффициента бегущей волны (КБВ) в тракте, так как минимизация суммарного числа витков обмотки позволяет исключить резонансные пики в частотной зависимости КБВ.

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обладает следующими преимуществами:

- суммарное число витков обмоток передающих линий, необходимое для обеспечения во всем диапазоне рабочих частот (3…30 МГц) требуемого коэффициента трансформации по сопротивлению W_вх:W_вых=12,5:75 (k=6), минимизировано с N≥36 витков (для прототипа) до N=4;

- минимизация суммарного числа витков обмоток передающих линий позволила улучшить массо-габаритные характеристики устройства, снизить его стоимость, а также улучшить характеристику КБВ в рабочем диапазоне частот.

Список литературы:

1. Лондон С.Е., Томашевич СВ. Справочник по высокочастотным трансформаторам, М., Радио и связь, 1984

Claims

1. Широкополосный согласующий трансформатор, содержащий ферритовый магнитопровод типа "бинокль", выполненный в виде двух полых цилиндров, каждый из которых образован ферритовыми кольцами с воздушными зазорами между ними, и токопроводящую обмотку с входным и выходным зажимами, состоящую из первого и второго отрезков передающей линии и отрезка медной ленты, отличающийся тем, что входной зажим выполнен с волновым сопротивлением 12,5 Ом , а выходной зажим - 75Ом, при этом между двумя цилиндрами магнитопровода навиты три витка первого отрезка передающей линии, а над ними навит один виток второго отрезка передающей линии и два витка отрезка медной ленты, начала первых проводников первого и второго отрезков передающих линий соединены с входным зажимом, а конец отрезка медной ленты - с выходным зажимом, при этом начало отрезка медной ленты соединено с концом первого проводника первого отрезка передающей линии, концы второго проводника первого отрезка передающей линии и первого проводника второго отрезка передающей линии соединены друг с другом, а начало и конец второго проводника второй передающей линии и начало второго проводника первой передающей линии заземлены.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отрезки передающих линий выполнены в виде отрезков коаксиального кабеля.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отрезки передающих линий выполнены в виде отрезков двух коаксиальных кабелей, соединенных параллельно.