RU2705755C1

RU2705755C1 - Matching balancing device

Info

Publication number: RU2705755C1
Application number: RU2019100353A
Authority: RU
Inventors: Кристина Владимировна Асташова; Юрий Александрович Костычов; Ксения Алексеевна Майненгер; Александр Викторович Фомченко
Original assignee: Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП")
Priority date: 2019-01-09
Filing date: 2019-01-09
Publication date: 2019-11-11

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention can be used for antenna-feeder devices. Substance of the invention consists in the fact that the matching balancing device consists of two identical transformers having two windings each, located in the metal housing, filled with cooling liquid, according to invention transformers are made on ferrite annular cores of two standard sizes, located in each other but spaced apart.

EFFECT: technical result is possibility of increase of rated power input, while maintaining mass-dimensional characteristics and electrical parameters.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в антенно-фидерных устройствах.The invention relates to radio engineering and can be used in antenna-feeder devices.

Существуют симметрирующие устройства различного способа исполнения, предназначенные для согласования несимметричного выхода передатчика с симметричной нагрузкой:There are balancing devices of various execution methods, designed to match the asymmetric output of the transmitter with a symmetrical load:

Известно симметрирующее устройство, содержащее корпус, внутри которого размещены экранированные линии передачи, которые соединены на несимметричном входе параллельно, а на симметричном выходе - последовательно, каждая из экранированных линий передачи выполнена в виде двух отрезков коаксиального кабеля, экраны которых замкнуты между собой [1] (прототип). Известное устройство [1] позволяет получить хорошее согласование и симметрию в широком диапазоне частот, однако его применение при значительной мощности передатчика (5 кВт и более) неудобно, т.к. используемый в нем ферритовый сердечник при таком уровне мощности требует принудительного охлаждения.A balancing device is known that contains a housing, inside of which shielded transmission lines are placed, which are connected in parallel on an asymmetric input, and in series on a symmetrical output, each of the shielded transmission lines is made in the form of two pieces of coaxial cable, the screens of which are closed to each other [1] ( prototype). The known device [1] allows you to get good coordination and symmetry in a wide range of frequencies, however, its use with a significant transmitter power (5 kW or more) is inconvenient, because the ferrite core used in it at this power level requires forced cooling.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является симметрирующее устройство [2], содержащее корпус, внутри которого размещены экранированные линии передачи, которые соединены на несимметричном входе параллельно, а на симметричном выходе - последовательно. Каждая из экранированных линий передачи выполнена в виде двух отрезков коаксиального кабеля, экраны которых замкнуты между собой, каждая экранированная линия передачи намотана в виде двухслойной цилиндрической спирали, причем витки внутреннего и внешнего слоев чередуются. Известное устройство обеспечивает работу на мощность 5 кВт, но имеет ограничение на более высокую мощность (20 и более кВт). Ввиду нагрева кабеля при высоком номинале подводимой мощности. Повышение мощности можно добиться путем увеличения числа витков или увеличением радиуса проводника. Что влечет за собой, увеличение масса-габаритных размеров предлагаемого устройства.Closest to the proposed device is a balancing device [2], comprising a housing, inside of which are shielded transmission lines that are connected at an asymmetric input in parallel, and at a symmetric output in series. Each of the shielded transmission lines is made in the form of two segments of a coaxial cable, the screens of which are closed to each other, each shielded transmission line is wound in the form of a two-layer cylindrical spiral, and the turns of the inner and outer layers alternate. The known device provides operation at a power of 5 kW, but has a limitation on a higher power (20 or more kW). Due to the heating of the cable at a high rated input power. An increase in power can be achieved by increasing the number of turns or by increasing the radius of the conductor. What entails an increase in the mass-overall dimensions of the proposed device.

Основными недостатками известного устройства и устройства-прототипа является следующее:The main disadvantages of the known device and the prototype device is the following:

1. Ограничение номинала подводимой мощности1. Limitation of the rated power input

2. Большие габариты трансформатора при выполнении высокомощного устройства согласующего симметрирующего.2. The large dimensions of the transformer when performing high-power matching balancing device.

3. Ограниченная полоса частот с высокой степенью согласования.3. Limited frequency band with a high degree of harmonization.

Задача изобретения - увеличение номинала подводимой мощности, при сохранении масса-габаритных характеристик, электрических параметров за счет увеличения площади контактной поверхности трансформатора с охлаждающей жидкостью.The objective of the invention is to increase the nominal power input, while maintaining the mass-dimensional characteristics, electrical parameters by increasing the contact surface area of the transformer with coolant.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве согласующем симметрирующем (УСС), состоящим из двух идентичных трансформаторов, имеющих по две обмотки каждый, расположенных в металлическом корпусе, заполненном охлаждающей жидкостью, согласно изобретению трансформаторы выполнены на ферритовых кольцевых сердечниках двух типоразмеров, расположенных друг в друге, но разнесенных между собой.The task is achieved in that in a matching balancing device (CSS), consisting of two identical transformers having two windings each, located in a metal casing filled with coolant, according to the invention, the transformers are made on ferrite ring cores of two sizes located in each other but spaced apart.

Достигаемым техническим результатом является увеличение надежности симметрирующего устройства.Achievable technical result is an increase in the reliability of the balancing device.

На фиг. 1. приведена структурная схема предлагаемого размещения колец трансформатора. В результате такого размещения площадь контактной поверхности трансформатора с охлаждающей жидкостью увеличиться, что позволит снизить нагрев колец трансформатора и, следовательно, позволит повысить номинал подводимой мощности.In FIG. 1. The structural diagram of the proposed placement of the transformer rings is shown. As a result of this arrangement, the contact surface area of the transformer with coolant will increase, which will reduce the heating of the transformer rings and, therefore, will increase the nominal power input.

Общая схема УСС электрическая принципиальная приведена на фиг. 2. Симметричная нагрузка 300 Ом подключается к выходам 1 и 2, несимметричный выход передатчика подключается к входу. Входные обмотки К1 и К2 соединены параллельно. Реактивное сопротивление X входной обмотки трансформатора на нижней частоте ƒ рабочего диапазона должно превышать значения входного сопротивления R не менее чем в четыре раза [4], следовательно, значение индуктивности L должно удовлетворять неравенству (1).The general schematic of the CSS electric circuit is shown in FIG. 2. The balanced load of 300 Ohms is connected to outputs 1 and 2, the unbalanced output of the transmitter is connected to the input. Input windings K1 and K2 are connected in parallel. The reactance X of the transformer input winding at the lower frequency ƒ of the operating range must exceed the input resistance value R by at least four times [4], therefore, the inductance value L must satisfy inequality (1).

Для обеспечения работы в заданном диапазоне частот с минимальными переходными потерями выбирают соответствующий тип феррита, в данном случае феррит марки 90 ВНП ОЖО.707.091 ТУ. Отношение витков входной и выходной обмоток n выбирается исходя из заданного коэффициента трансформации k определяемого по формуле (3).To ensure operation in a given frequency range with minimal transient losses, the appropriate type of ferrite is chosen, in this case, ferrite of grade 90 VNP ОЖО.707.091 ТУ. The ratio of the turns of the input and output windings n is selected based on a given transformation coefficient k determined by the formula (3).

Из формулы 1 следует, что для получения высокой степени согласования на нижней частоте рабочего диапазона, значение индуктивности входной обмотки должно быть не менее 21 мкГн, из формулы 2 получаем что данное условие выполняется в случае, когда входная обмотка содержит 5 витков.From formula 1 it follows that in order to obtain a high degree of coordination at the lower frequency of the operating range, the inductance value of the input winding should be at least 21 μH, from formula 2 we get that this condition is satisfied when the input winding contains 5 turns.

Из формул 3 и 4 следует что для достижения коэффициента трансформации 1:6 обмотки К1 и К2 должны содержать по 6 и 4 витков каждая.From formulas 3 and 4 it follows that to achieve a transformation ratio of 1: 6, the windings K1 and K2 must contain 6 and 4 turns each.

Если при стандартном расположении ферритовых колец трансформатора, использовать ферриты с типоразмерами К125×40×12 в количестве 7 штук, измеренное значение индуктивности составило 38 мкГн, которого достаточно для высокой степени согласования. При использовании предложенной схемы, измеренная индуктивность сердечника составила 33,1 мкГн. Что позволяет обеспечить высокую степень согласования на нижней частоте рабочего диапазона, при сохранении габаритных размеров.If, with the standard arrangement of ferrite rings of the transformer, ferrites with sizes K125 × 40 × 12 in the amount of 7 pieces are used, the measured value of the inductance was 38 μH, which is sufficient for a high degree of coordination. Using the proposed scheme, the measured core inductance was 33.1 μH. This allows for a high degree of coordination at the lower frequency of the operating range, while maintaining overall dimensions.

На фиг. 3 приведены измеренные значения коэффициента стоячей волны (КСВН) в рабочем диапазоне частот предлагаемого устройства согласующего симметрирующего нагруженного на нагрузку 300 Ом.In FIG. 3 shows the measured values of the standing wave coefficient (VSWR) in the operating frequency range of the proposed device matching balancing load-balanced 300 Ohms.

Claims

Balancing matching device, consisting of two identical transformers with two windings each, located in a metal casing filled with coolant, characterized in that in matching balancing transformers, the transformers are made on ferrite ring cores of two sizes located in each other, but spaced between by myself.