Устройство согласующее симметрирующее Российский патент 2019 года по МПК H01P5/10 H01F19/04 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в антенно-фидерных устройствах.

Существуют симметрирующие устройства различного способа исполнения, предназначенные для согласования несимметричного выхода передатчика с симметричной нагрузкой:

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.

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.

Основными недостатками известного устройства и устройства-прототипа является следующее:

1. Ограничение номинала подводимой мощности

2. Большие габариты трансформатора при выполнении высокомощного устройства согласующего симметрирующего.

3. Ограниченная полоса частот с высокой степенью согласования.

Задача изобретения - увеличение номинала подводимой мощности, при сохранении масса-габаритных характеристик, электрических параметров за счет увеличения площади контактной поверхности трансформатора с охлаждающей жидкостью.

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.

Достигаемым техническим результатом является увеличение надежности симметрирующего устройства.

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.

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).

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).

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.

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.

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.

На фиг. 3 приведены измеренные значения коэффициента стоячей волны (КСВН) в рабочем диапазоне частот предлагаемого устройства согласующего симметрирующего нагруженного на нагрузку 300 Ом.

Использование: для антенно-фидерных устройств. Сущность изобретения заключается в том, что устройство согласующее симметрирующее состоит 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. Технический результат: обеспечение возможности увеличения номинала подводимой мощности, при сохранении масса-габаритных характеристик, электрических параметров. 3 ил.

Устройство согласующее симметрирующее, состоящее из двух идентичных трансформаторов, имеющих по две обмотки каждый, расположенных в металлическом корпусе, заполненном охлаждающей жидкостью, отличающееся тем, что в устройстве согласующем симметрирующем трансформаторы выполнены на ферритовых кольцевых сердечниках двух типоразмеров, расположенных друг в друге, но разнесенных между собой.