СИММЕТРИРУЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР Российский патент 1995 года по МПК H01F19/04 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для согласованного соединения симметричных и несимметричных высокочастотных передающих цепей.

Известны симметрирующие трансформаторы [1] выполненные из отрезков длинных линий в виде короткозамкнутых и разомкнутых шлейфов длиной, равной четверти и половине длины волны. Такие трансформаторы хорошо согласованы в двух-, трехкратном диапазоне частот, практически не имеют асимметрии. Их электрическая прочность, определяемая конструкцией используемых фидерных линий, достаточно высока.

Недостатком симметрирующих трансформаторов на длинных линиях являются их большие размеры, соизмеримые с длиной волны.

Известны симметрирующие трансформаторы с ферритовым магнитопроводом [2] [3] Конструктивно такие трансформаторы выполняются либо с преобладающей индуктивной связью в виде обычных обмоток, расположенных на магнитопроводе, либо с распределенной электромагнитной связью, когда для обмоток используются отрезки длинных линий. В качестве материала магнитопровода, как правило, применяют ферриты, имеющие ограничение по максимальному уровню магнитного поля. Такие трансформаторы имеют хорошие электрические характеристики в широком диапазоне частот.

Недостатками этих трансформаторов являются ограничение максимальной мощности из-за нагрева феррита в больших полях, потери энергии в них и необходимость использования дорогих ферромагнитных сердечников.

Наиболее близким к изобретению является симметрирующий трансформатор для перехода от четырехпроводного симметричного фидера к коаксиальному кабелю [4] Он выполняется в виде двух индуктивно связанных обмоток. Симметричная обмотка выполняется из двух частей, намотанных на каркасе вперемежку, причем средняя точка их заземлена. При такой схеме намотки в значительной мере нейтрализуется емкостная связь между обмотками, от которой зависит асимметрия трансформатора. Простота конструкции трансформатора сочетается с его хорошими электрическими характеристиками (согласование и симметрия).

Однако его применение возможно лишь в фидерных трактах с малым уровнем мощности (в основном приемные тракты) из-за невысокой электрической прочности изоляции обмоток. Попытки повысить электрическую прочность трансформатора путем увеличения толщины изолирующего диэлектрика приводят к росту индуктивности рассеяния и, как следствие, к ухудшению согласования и симметрии.

Цель изобретения повышение электрической прочности трансформатора.

Достигается цель тем, что в симметрирующем трансформаторе, содержащем несимметричную и симметричную обмотки, индуктивно связанные между собой, и схемы коррекции согласования в качестве проводников обмоток используются проводники двух коаксиальных линий намотанных в виде двухзаходной спирали, причем их внешние проводники соединены между собой в начале и конце и образуют несимметричную обмотку, конец внутреннего проводника первой коаксиальной линии и начало внутреннего проводника второй коаксиальной линии соединены с корпусом, а начало внутреннего проводника первой коаксиальной линии и конец внутреннего проводника второй коаксиальной линии образуют вход симметричной обмотки.

Электрическая прочность трансформатора определяется электрической прочностью коаксиальной линии, которая может быть достаточно высока, особенно при использовании кабельных линий с фторопластовой изоляцией. При этом трансформатор имеет хорошие согласование и симметрию, так как индуктивность рассеяния обмоток мала.

Индуктивность рассеяния, как известно, определяется разностью магнитных потоков, пронизывающих контуры обмоток. При выполнении обмоток из коаксиально расположенных проводников, где внешний проводник образует одну обмотку, а внутренний проводник другую, магнитные потоки, пронизывающие коаксиально расположенные контура, одинаковы, так как электpические оси нитей токов, текущих по проводникам, совпадают с точностью до неравномерности распределения плотности тока по поверхности проводников. Эти отличия являются существенными, поскольку именно они обеспечивают создание положительного эффекта, отраженного в цели предложения, и отсутствуют в известных технических решениях.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема симметрирующего трансформатора; на фиг. 2 показано конструктивное выполнение трансформатора.

Симметрирующий трансформатор содержит индуктивно связанные между собой обмотки несимметричную 1 и симметричную 2, схемы 3 и 4 коррекции согласования, включенные соответственно на несимметричной и симметричной обмотках трансформатора. В качестве несимметричной обмотки трансформатора используются параллельно включенные внешние проводники 5, 6 (фиг. 2) коаксиальных линий, намотанных в виде двухзаходной спирали, причем проводники с одной стороны соединены между собой перемычкой 7 и образуют несимметричный выход (точка А, с другой стороны они соединены с корпусом (точка Б). Симметричную обмотку образуют внутренние проводники 8, 9 коаксиальных линий, причем конец проводника 8 и начало проводника 9 соединены с корпусом (точка Г), а начало проводника 8 и конец проводника 9 образуют симметричный выход (точки В, D), за начало обмотки приняты концы проводников, расположенных с левой стороны фиг. 2.

Под действием источника 10 ЭДС по несимметричной обмотке 1 трансформатора протекает ток, создающий магнитный поток, возбуждающий симметричную обмотку 2. Контур тока, текущего по внутреннему проводнику 8 коаксиальной линии, практически совпадает с контуром тока, текущего по внешнему проводнику 5 (с точностью до неравномерности распределения тока по поверхности проводника, обусловленной эффектом близости). Таким образом, магнитные потоки, пронизывающие контуры токов внешнего и внутреннего проводников, равны между собой. Индуктивность рассеяния обмоток при этом условии мала. Следовательно, соотношение величин магнитных потоков, пронизывающих эти контуры, которое определяет коэффициент передачи трансформатора, практически равно соотношению количества витков обмоток. В нашем случае это соотношение равно 1:4.

Схемы 3, 4 коррекции (фиг. 1) компенсируют рассогласование, вносимое индуктивностями обмоток. Для достижения хорошего согласования в широкой полосе частот индуктивности обмоток могут использоваться в качестве элементов полосовых фильтров.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для согласованного соединения симметричных и несимметричных высокочастотных передающих цепей. Сущность: симметрирующий трансформатор содержит две обмотки 1,2, в качестве проводников которых используются коаксиальные линии, намотанные в виде двухзаходной спирали. Низкоомную несимметричную обмотку 1 образуют параллельно включенные экранные проводники коаксиальных линий, а высокоомную симметричную обмотку 2 - последовательно включенные внутренние проводники коаксиальных линий. Применение коаксиальных линий обеспечивает высокую электрическую прочность трансформатора. 2 ил.

СИММЕТРИРУЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР, содержащий несимметричную и симметричную обмотки, индуктивно связанные между собой, схему коррекции согласования, отличающийся тем, что в качестве проводников обмоток используются проводники двух коаксиальных линий, намотанных в виде двухзаходной спирали, причем их внешние проводники соединены между собой в начале и конце и образуют несимметричную обмотку, конец внутреннего проводника первой коаксиальной линии и начало внутреннего проводника второй коаксиальной линии соединены с корпусом, а начало внутреннего проводника первой коаксиальной линии и конец внутреннего проводника второй коаксиальной линии образуют вход симметричной обмотки.