ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР Российский патент 2018 года по МПК H01F19/04 H01F27/24 H01F27/38 

Описание патента на изобретение RU2644764C1

Изобретение относится к трансформаторам высокочастотных устройств используемых при построении радиопередатчиков и усилителей КВ-УКВ диапазона.

Известен высокочастотный трансформатор типа длинной линии (Алексеев О.В., Головков А.А., Полевой В.В., Соловьев А.А. «Широкополосные радиопередающие устройства. Л., Связь, 1978 г., стр. 155, рис. 8.14б), состоящий из ферритовой трубки или набора ферритовой колец, внутри которых помещен ВЧ кабель.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является высокочастотный трансформатор (В.В. Шахгильдян. «Проектирование радиопередающих устройств». Л., Радио и связь, 1984 г., стр. 176, рис. 4-20б), выбранный в качестве прототипа «одновитковой» конструкции трансформатора, в котором ВЧ кабель, образующий виток трансформатора, пропущен через два цилиндрических ферритовых сердечника.

Недостатком прототипа при повышенной ВЧ мощности в кабеле являются значительные изменения магнитной индукции вдоль радиуса ферритового сердечника, а следовательно, и мощность потерь, определяющих температуру всего устройства.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в принудительном выравнивании в сечении сердечника высокочастотных магнитных полей даже при возможном отклонении кабеля от оси сердечника.

В мощных ВЧ трансформаторах внутренний диаметр сердечника должен выбираться существенно больше, чем радиальный размер кабеля, находящегося внутри этого сердечника. Делается это для того, чтобы уменьшить изменение магнитной индукции вдоль радиуса сердечника, которая изменяется обратно пропорционально расстоянию от оси проводника с током, находящегося внутри сердечника. Поэтому при увеличении радиальных размеров сердечника различие магнитной индукции на его внутренней и внешней поверхностях снижается, а следовательно, уменьшается и мощность потерь, выделяемая в этих областях, и температура ферритового сердечника. Поскольку к крайним зажимам наружного проводника коаксиального кабеля прикладывается высокочастотное напряжение, по наружной поверхности оплетки этого кабеля будет проходить ток. Магнитное поле тока имеет центральную, относительно оси кабеля, симметрию. Именно поэтому ось симметрии коаксиального кабеля внутри цилиндрического сердечника и ось самого сердечника должны совпадать. При отклонении кабеля от продольной оси сердечника, магнитное поле в различных частях сердечника по периметру кольца будет различным, и различие это будет тем сильнее, чем больше кабель отклоняется от оси сердечника. При этом различие магнитных полей в частях сердечника может быть существенным, поэтому и напряженности магнитного поля в этих частях сердечника могут отличаться в несколько раз. Следствием захода в область насыщения магнитного материала даже в небольшой части сердечника будет не только появление искажений в передаваемом сигнале, но и возникновение градиента температуры по периметру сердечника. Последнее обстоятельство может служить причиной механического разрушения сердечника. Поэтому, чтобы избежать насыщения даже в небольшой части сердечника, приходится при расчете делать запас по величине допустимой магнитной индукции по всему объему сердечника, что ведет, в итоге, к существенному росту габаритов и массы трансформатора.

Поставленная задача решается за счет того, что в ферритовом сердечнике устанавливается электропроводящая трубка, внутри которой проходит отрезок ВЧ кабеля, концы оплетки которого присоединены к соответствующим концам трубки.

Изобретение (высокочастотный трансформатор) поясняется рисунками, где на фиг. 1 изображен трансформатор, используемый для инвертирования или симметрирования ВЧ сигнала коаксиального кабеля, на фиг. 2 - «одновитковый» трансформатор, на фиг. 3 - вариант исполнения «одновиткового» трансформатора.

Внутри ферритового сердечника 1 (фиг. 1), составленного из отдельных колец, вдоль его внутренней поверхности устанавливается цилиндрическая трубка 2 из электропроводящего материала. Края этой трубки перемычками 3 и 4 (изготовленными из того же материала, что трубка) соединяются с помощью проводников 5, 6 с оплеткой коаксиального кабеля 7, расположенного внутри трубки. В итоге ток, определяемый разностью потенциалов на границах оплетки кабеля, пойдет не по наружной поверхности оплетки кабеля, а по поверхности установленной цилиндрической трубки 2 по перемычкам 3, 4 и проводникам 5, 6. При этом местоположение кабеля внутри цилиндрической трубки не влияет ни на токи внутри кабеля, ни на ток по внешней поверхности цилиндрической трубки. Внутри объема, определяемого цилиндрической поверхностью и замыкающими его перемычками, кабель может располагаться произвольно, например так, как показано на рисунке фиг. 1. При разбиении сердечника на две части (аналогично тому, как это выполнено на фиг. 2) электропроводящие конструкции устанавливаются в обеих частях сердечника с соответствующими соединениями в каждой из них. Длина кабеля трансформатора может быть сокращена за счет спрямления кабеля внутри проводящих цилиндров и эксцентричного его расположения внутри них (фиг. 3). Для уменьшения влияния участков ферритового сердечника на магнитное поле оплетки отрезка коаксиального кабеля, соединяющего две части конструкции, целесообразно эту часть кабеля отдалить от плоской поверхности сердечников с одновременным увеличением длины электропроводящей конструкции.

Похожие патенты RU2644764C1

название год авторы номер документа
ПРОТЯЖЕННЫЙ ПО ОСИ ЦИЛИНДРА КОЛЬЦЕВОЙ ФЕРРОМАГНИТНЫЙ СЕРДЕЧНИК ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ТРАНСФОРМАТОРА 2014
  • Бабушкин Александр Александрович
  • Жегалов Георгий Борисович
  • Носов Юрий Львович
  • Полевой Валентин Васильевич
  • Соколов Алексей Михайлович
RU2619087C2
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЁННОСТИ ИМПУЛЬСНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ 2022
  • Ахмедзянов Игорь Шамильевич
RU2787959C1
КОАКСИАЛЬНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ КАБЕЛЬ, НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ НАГРЕВА 2017
  • Ганиев Фарит Бариевич
RU2661505C1
РАДИАЛЬНО-РАСПРЕДЕЛЕННЫЙ СУММАТОР ИМПУЛЬСОВ 2016
  • Кладухин Владимир Викторович
  • Новоселов Андрей Андреевич
RU2642805C1
Сверхширокополосный преобразователь напряжённости магнитного поля 2018
  • Ахмедзянов Игорь Шамильевич
RU2693517C1
Устройство для УВЧ-терапии 1989
  • Мединец Юрий Рафаилович
  • Игнатенко Степан Денисович
SU1690790A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КУЛОНОМЕТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НАНОСТРУКТУР ТРАНЗИСТОРА n-МОП В ТЕХНОЛОГИЯХ КМОП/КНД 2011
  • Качемцев Александр Николаевич
  • Киселев Владимир Константинович
  • Палицына Татьяна Александровна
RU2456627C1
Радиочастотный комбинированный кабель (варианты) 2019
  • Бычков Владимир Васильевич
  • Гусев Андрей Викторович
  • Лобанов Андрей Васильевич
RU2710934C1
ДВУХРАМОЧНАЯ АНТЕННА 1999
  • Помазков А.П.
RU2169415C2
Сверхширокополосная антенна 2016
  • Альшенецкий Владимир Анатольевич
  • Круглов Артём Сергеевич
RU2627186C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 644 764 C1

Реферат патента 2018 года ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в радиотехнике в трансформаторных устройствах и устройствах суммирования мощности при построении радиопередатчиков КВ-УКВ диапазонов. Внутри протяженного ферритового сердечника высокочастотного (ВЧ) трансформатора на его оси установлена цилиндрическая трубка из электропроводящего материала, которая около торцевых границ сердечника соединяется электропроводящими перемычками с соответствующими выводами оплетки отрезка ВЧ кабеля, проходящего внутри трубки. Технический результат состоит в выравнивании магнитного поля в радиальном направлении ферритового сердечника высокочастотного трансформатора. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 644 764 C1

Высокочастотный трансформатор, выполненный в виде цилиндрического ферритового сердечника, с размещенным внутри коаксиальным кабелем, к концам оплетки которого приложено высокочастотное напряжение, отличающийся тем, что внутри сердечника на его оси устанавливается цилиндрическая трубка из электропроводящего материала, торцы которой соединяются с соответствующими концами оплетки кабеля, размещенного в трубке.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2644764C1

Емкость для катализатора в аппаратах для процессов, проводимых при высокой температуре в слое катализатора 1958
  • Ябин Ганс
SU120507A1
RU 2014151501 А, 20.07.2016
US 20050052331 A1, 10.03.2005
US 20140022040 A1, 23.01.2014
СПОСОБ РЕМОНТА ИНДУКЦИОННЫХ ЕДИНИЦ ИНДУКЦИОННОЙ ПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ 0
SU352105A1
US 4897626 A, 30.01.1990
Трансформатор 1979
  • Крещишин Геннадий Трофимович
  • Крещишина Лариса Трофимовна
SU815778A1

RU 2 644 764 C1

Авторы

Трофимов Олег Васильевич

Полевой Валентин Васильевич

Даты

2018-02-14Публикация

2016-08-11Подача