Широкополосный трансформатор

ОПИСАНИЕ ИЗЬБРЕТЕ Н ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 877628Опубликовано 30.10.81. Бюллетень Ж 40Лата опубликования описания 05,11.81 но делан изобретений н отнрмтин(72) Авторы Лондон и С зобретеиии омашевич Ленинградский ордена Ленина политехн институт им. М. И. Калинина) Заянител 4) ШИРОКОПОЛОСНЫЯ ТРАНСФОРМАТОР является слроводникового действияощности в и 1Изобретение относится к радиотехнике, в частности к конструированию и изготовлению широкополосных высокочастотных трансформаторов.Известен широкополосный трансформатор, содержащий две многопроводные линии и выполняющий функции собственно трансформации напряжений, а также симметриро-, вание (переход от несимметричного выхода к симметричному входу, или наоборот) 1.Недостатком такого трансформатора является невозможность реализации дробного тц коэффициента трансформации. Для его реализации необходимо включать дополнительный трансформатор с дробным коэффициентом трансформации, что приводит к усложнению устройства и снижению его коэффициента полезного действия. 15Наиболее близким к предлагаемому является широкополосный трансформатор, который содержит проводник и коаксиальную ли- нию, состоящие из 2 п последовательно соеди- ненных участков, причем участки проводника с нечетными порядковыми номерами и участками коаксиальной линии с четными порядковыми номерами объединены в первой многопроводной линии, а участки проводника с четными порядковыми номерами и участки коаксиальной линии,с нечетными порядковыми номерами объединены во второй много- проводной линии. Кроме того, в каждой многопроводной линии имеются дополнительные проводники. 2.Недостатком его ожность из. за большого числа и и невысокий коэффициент полезн из-ва суммирования потерь м роводнике и коакснальной линии.Цель изобретения - упрощение устройства и повышение коэффициента полезного действия при сохранении расширенной рабочей полосы частоты.Указанная цель достигается тем, что в широкополосном трансформаторе, содержащем проводник из 2 п последовательно соединенных участков, объединенных в две многопроводные линии, в первой из которых рас- . положены участки проводника. с нечетными порядковыми номерами, а во второй - с четными, 2 п-ный участок проводника от начала до его конца расположен параллельно (2 п - 1)-му участку проводника от его начала до конца, при этом начало 2 п-го участкапроводника и конец (2 п - 1)-го участка про-.водника соединен с общей шиной, начало(2 п - 1)-го проводника и конец 2 п-го проводника образуют симметричный относительно общей шины вход, а начало первого проводника является несимметричным относительно общей шины входом,При п = 2 волновое сопротивление между первым и третьим участками проводникав два раза больше волнового сопротивления 1 Омежду вторым и четвертым участками проводника.На фиг, 1 представлена электрическаясхема предлагаемого трансформатора; нафиг, 2 - вариант выполнения предлагаемого устройства при п = 2 и использовании в5качестве участков проводника внешнего ивнутреннего проводников отрезков коаксиальных линий (при этом .нумерация элементов та же, что и на фиг. 1).Как видно из фиг. 1, трансформатор содержит проводник, выполненный из 2 п последовательно соединенных участков 1 - 1,1 - 2, 1 - 3 1 - (2 п - 4),- (2 п - 3), 1 -в (2 п - 2), 1 в (2 п - 1), 1 в 2 п . Эти участки объединены в две многопроводные линии 2 и 3, в первой из которых расположень участки с нечетными порядковыми номерами 1 - 1, 1 - 3,- (2 п - 3), 1 - (2 п - 1)ьа во второй с четными порядковыми номерами 1 - 2, 1 - (2 п - 4), 1 - (2 п - 2), 1 - -.2 п. Участок 1 - 2 от начала (начала обозначены точ-.Окой) до конца расположен параллельно участку 1 в (2 п - 1) от начала его конца. Началоучастка 1 - 2 п и конец участка- (2 п - 1)соединены с общей шиной 4. Начало участка 1 - 1 образует несимметричный относительно общей шины 4 выход 5. Конец участ- ззка 1 - 2 п и начало участка 1 в (2 п - ) образуют симметричный вход 6 и 7.Рассматриваем работу устройства на примере фиг, 2.Согласно общепринятой методике анализа, рассматриваем сначала работу транс Оформатора в области нижних частот, когдаможно пренебречь временем распростране.ния Колебаний по линии, а соответственноемкостями, между проводниками- 1 + 1 - .- 4. В этом случае проводники- 1, 1 в 2 4и 1 - 3 образуют повышенную сторону трансформатора, несимметричную относительнообщей шины 4. При этом два сильно связанных проводника 1 - 3 и 1 - 4 образуют симметричную относительно общей шины 4 понижающую сторону трансформатора. 5 ОВ результате получаем симметрирующийна пониженную сторону однообмоточныйтрансформатор (автотрансформатор) с коэффициентом трансформации равным 3/2 ишунтирующую индуктивность на повышающей стороне, обусловленную проводниками 1 - 1,1 - 2 и 1 - 3.Рассматриваем область верхних частот,пренебрегая шунтирующей индуктивностью и анализируя процесс прохождения колеба-, ний по участкам, образуюцим линии. Будем считать, что к зажимам 6 и 7 приложено симметричное относительно общей шины 4 на. пряжение ) с положительным потенциалом на зажиме 7 и отрицательным на зажиме 6. Ввиду сильной связи между проводниками 1 - 3 и 1 - 4, а точнее по причине низкого волнового сопротивления линии, образованной внешними поверхностями проводников 1 - 3 и 1 - 4, между зажимами 7 и 4 действует напряжение, равное И 2 а между зажимами 6 и 4 - напряжение У/2, Поданное на зажимы 6 и 7 напряжение .1 поступает в коаксиальную линию, образованную проводниками 1 - 2 и 1 - 4, и начинает распространяться по ней, дойдя до конца, и далее по линии из проводников 1 ви 1 - 3. На выходе этой линии из проводников- 1 и- 3 напряжение суммируется с половиной входного напряжения (имеющегося между зажимами 7 и 4) и в результате между зажимами 5 и 4 (т. е. на выходе трансформатора) образуется несимметричное относительно земли выходное напряжение, которое может быть подано в нагрузку. Если длина линий от входа (зажимов 6 и 7) до выхода (зажим 5) несравнимо мала по отношению к длине волны передаваемого колебания, то напряжение на выходе линии из проводников 1 - 1 и 1 - 3 равно .) и синфазно суммируясь с //2 дает Я.), как и при анализе в области нижних частот.Для того, чтобы выходное напряжение между зажимами 5 и 4 оставалось равным фОЛ, по абсолютной величине необходимо и достаточно выполнить линию из проводников 1 - 1 и 1 - 3 с волновым сопротивлением, в два раза большим по сравнению с волновым сопротивлением линии из проводников 1 - 2 и 1 - 4. Проверить справедливость этого можно просто при электрической длине каждой из упомянутых линий, равной 90, При этом на выходе линии из проводников 1 - 1 и 1 - 3 напряжение в два раза больше входного и обратно ему по знаку. Это выходное напряжение, суммируясь с половиной входного напряжения Я 2, дает на зажиме 5 потенциал Ь/2.) относительно общей шины 4, т. е. абсолютное величине выходного напряжения не изменяется.В общем случае предлагаемого устройства по фиг. 1 при коэффициенте трансформации, равном (2 п - 1):2, работа по своему принципу аналогична рассматриваемому выше, но ее описание громоздко и неоднозначно ввиду многовариантности связей между участками проводника в многопроводных линиях.Предлагаемый трансформатор позволяет решить задачу перехода от симметричной нагрузки к несимметричной, странсформированной в дробное число раз с более высоким КПД, используя меньшее количество элементов, входящих в конструкцию.87828 г Юцг, Г 1-1Составитель В. ШербаковТехред А. Бойкас Корректор СТираж 787 ПодписноеГосударственного комитета СССРелам изобретений и открытийсква, Ж - 35, Раушская набд. 4/5Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор Е. Папи Заказ 0627/78 ВНИИП по 13035,илиад ППформула изооретенияИ 1 ирокополосный трансформатор, содержаций проводник из 2 п последовательно соединенных участков, объединенных в две многопроводные линии, в первой из которых расположены участки проводника с нечетными порядковыми номерами, а во второй - с четными, отличающийся тем, что, с целью упрошения устройства и повышения КПД, 2 п-ый участок проводника от начала до его конца расположен параллельно (2 п - 1) -му участку проводника от его нацала до конца, при этом начало 2 п-го участка проводника и конец (2 п в )-го участка проводника соединены с обшей шиной, начало (2 п - 1) -го проводника и конец 2 п-го проводника образуют симметричный относительно обшей шиши вход, а начало первого проводника явл я ется неси м метрицны м относительно обшейШИНЫ ВХОДОМ,52. Трансформатор по п. 1, отличающийсятем, что при п = 2 волновое сопротивлениемежду первым и третьим участками проводника в два раза больше волнового сопротив.ления между вторым и четвертым участками.проводника.1 О Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР по заявке2 б 8590/07, кл, Н 01 Г 19/04, 1979,2. Авторское свидетельство СССРб 98062, кл. Н 01 Г 9/04, 1978,