СИММЕТРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2009 года по МПК H01P5/10 

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено, в частности, для симметрирования фидера коротковолнового (декаметрового) передатчика.

Известно симметрирующее устройство, содержащее корпус, внутри которого размещены экранированные линии передачи, которые соединены на несимметричном входе параллельно, а на симметричном выходе -последовательно [1].

Однако это симметрирующее устройство не позволяет получить хорошее согласование и симметрию в широком диапазоне частот.

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 [2] (прототип).

Известное устройство [2] позволяет получить весьма 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.

Предлагаемым изобретением решается задача увеличения пропускаемой мощности при сохранении хороших согласования и симметрии в широком диапазоне частот.

Для достижения этого технического результата в известном симметрирующем устройстве, содержащем корпус, внутри которого размещены экранированные линии передачи, которые соединены на несимметричном входе параллельно, а на симметричном выходе -последовательно, а 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.

Возможны различные варианты чередования витков цилиндрической спирали. В предпочтительном варианте выполнения устройства для удобства намотки чередование витков осуществлено таким образом, что намотаны последовательно, начиная с некоторого витка, витки внутренний-внешний-внешний-внутренний-внутренний-внешний и т.д.

На фиг.1 показана схема соединения экранированных линий передачи.

На фиг.2 показано сечение экранированной линии передачи, намотанной в виде двухслойной цилиндрической спирали, плоскостью, проходящей через ось спирали.

На фиг.3 показан фрагмент группы реек каркаса, на котором укреплена двухслойная цилиндрическая спираль.

На фиг.4 представлен график собственного коэффициента бегущей волны (КБВ) предлагаемого симметрирующего устройства в зависимости от частоты.

Симметрирующее устройство содержит корпус, экранированные линии передачи 1 и 2, фиг.1, которые соединены на несимметричном входе 3 параллельно, а на симметричном выходе 4 - последовательно. Каждая из экранированных линий передачи выполнена в виде двух отрезков коаксиального кабеля, экраны которых замкнуты между собой: экранированная линия передачи 1 - из отрезков коаксиального кабеля 5 и 6, а экранированная линия передачи 2 - из отрезков коаксиального кабеля 7 и 8. Каждая экранированная линия передачи намотана в виде двухслойной цилиндрической спирали. На фиг.2 показано сечение экранированной линии передачи 1 плоскостью, проходящей через ось спирали. Витки спирали 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 и 22 обозначены на фиг.2 в том порядке, в котором произведена их намотка, т.е. выполнено чередование витков ...-внутренний-внешний-внешний-внутренний-внутренний-внешний и т.д.

Каждая свернутая в двухслойную цилиндрическую спираль экранированная линия передачи укреплена на каркасе, выполненном из четырех групп реек, концы которых закреплены на крестовинах. Фрагмент группы реек показан на фиг.3. Витки 9, 12, 13,... спирали экранированной линии передачи уложены между внутренней рейкой 23 и средней рейкой 24; витки 10, 11, 14,... спирали экранированной линии передачи уложены между средней рейкой 24 и внешней рейкой 25. Рейки выполнены из диэлектрического материала, например, из фторопласта - 4.

Указанный выше порядок чередования витков спирали является предпочтительным, хотя возможен и другой порядок, например, 9-10-12-11-13-14-16... (фиг.2).

Симметрирующее устройство работает следующим образом. Несимметричное напряжение, поступающее на вход 3, фиг.1, можно представить наложением двух волн - двухтактной (симметричной) и однотактной. Для двухтактной волны экранированные линии передачи 1 и 2 являются согласованными, и она беспрепятственно проходит на выход 4. Для однотактной волны свернутые в спирали экранированные линии передачи представляют большое сопротивление, и она подавляется. Чем больше упомянутое сопротивление, тем больше подавляется однотактная волна и тем лучше согласование и симметрия. В прототипе для увеличения упомянутого сопротивления экранированные линии передачи намотаны на ферритовый сердечник. В предлагаемом симметрирующем устройстве вместо использования ферритового сердечника увеличено число витков. Однако простое увеличение числа витков или их диаметра привело бы к увеличению габаритов устройства, и, следовательно, к увеличению его собственной емкости, из-за чего уменьшилась бы частота последовательного резонанса, при котором сопротивление для однотактной волны становится низким и частотный диапазон устройства, тем самым, уменьшается. Выполнение экранированной линии передачи в виде двухслойной спирали с чередованием витков внешнего и внутреннего слоев позволяет увеличить сопротивление для однотактной волны без увеличения габаритов при незначительном увеличении собственной емкости, поскольку напряжение между ближайшими друг к другу витками мало. При обычной двухслойной намотке без чередования витков это напряжение было бы равно или полному приложенному на вход напряжению или его половине, в зависимости от того, как выполнен переход от одного слоя к другому; это привело бы к увеличению собственной емкости и к снижению электрической прочности устройства, т.е. к уменьшению пропускаемой мощности. В этом случае нужный технический результат не был бы получен. В заявляемом устройстве, благодаря упомянутому выше выполнению экранированных линий передачи, возможно получение хороших согласования и симметрии без ферритового сердечника, что позволяет избежать потерь мощности в сердечнике и его перегрева и, тем самым, увеличить мощность, пропускаемую симметрирующим устройством. На фиг.4 показан график собственного КБВ предлагаемого симметрирующего устройства в зависимости от частоты. Данные графика получены экспериментально на опытном образце устройства, рассчитанного на пропускаемую мощность 5 кВт.

Выполнение чередования витков ...-внутренний-внешний-внешний-внутренний-внутренний-внешний-... предпочтительно, т.к. при этом не происходит одновременного перехода витков в другой слой и их смещения вдоль оси. Возможно и другое выполнение чередования, например, ...-внутренний-внешний-внутренний-внешний-...; при этом место смещения витков вдоль оси спирали приходится выполнять со сдвигом по окружности спирали, так что места переходов находятся на разных образующих цилиндра спирали. Это неудобно, в частности, из-за наличия реек каркаса. В предпочтительном варианте все переходы расположены на одной и той же образующей цилиндра спирали.

Использованные источники

1. Патент Великобритании №1092407, МПК Н01Р 5/10.

2. Авторское свидетельство СССР №687499, МПК² Н01Р 5/10.

Использование: в радиотехнике, в частности, для симметрирования фидера коротковолнового передатчика. Изобретение направлено на увеличение пропускаемой мощности при сохранении хороших согласования и симметрии в широком диапазоне частот. Указанный технический результат достигается тем, что в известном симметрирующем устройстве, содержащем корпус, внутри которого размещены экранированные линии передачи, которые соединены на несимметричном входе параллельно, а на симметричном выходе - последовательно, выполненные 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. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. 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, отличающееся тем, что каждая экранированная линия передачи намотана в виде двухслойной цилиндрической спирали, причем витки внутреннего и внешнего слоев чередуются.2. Симметрирующее устройство по п.1, отличающееся тем, что чередование витков осуществлено таким образом, что намотаны последовательно, начиная с некоторого витка, витки внутренний-внешний-внешний-внутренний-внутренний-внешний и т.д.