Устройство синхронизированного параллельного подключения четырех передатчиков на соответствующую АФУ Российский патент 2023 года по МПК H01F27/30 H01F38/00 G06F7/60 

Заявленное техническое решение относится к области электротехники, а именно к радиосредствам, используемых для авиационной связи.

Из уровня техники известны различные сумматоры (например, см. патент RU 204157 U1, опублик. 12.05.2021, патент SU 480084 A1, опублик. 05.08.1975, патент SU 199524 A1, опублик. 13.07.1967). Традиционно сумматоры выполняются из отрезков линий передачи двухпроводной линии или коаксиального кабеля на магнитопроводах. Для выполнения условий по предельной мощности свыше 5 кВт сталкиваются с трудностями обеспечить работу устройства на данных линиях в компактном исполнении. Так, в частности, коаксиальный кабель - из-за ограничений по сечению центральной жилы и предельному радиусу изгиба, двухпроводная линия – не применима для волнового сопротивления менее 100 Ом.

Задачей заявленного изобретения является устранение недостатков известного уровня техники. Технический результат заключается в обеспечении повышения КПД усилителя мощности и минимизации массогабаритных характеристик заявленного устройства, а также в обеспечении снижения продольных напряжений, расширения рабочего диапазона и в обеспечении выходной мощности до 5 кВт.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается посредством заявленного устройства синхронизированного параллельного подключения четырех передатчиков на соответствующую АФУ.

Заявленное устройство последовательного типа предназначено для сложения равных мощностей четырех синфазных генераторов на одной нагрузке в диапазоне рабочих частот 1.5÷30 МГц.

На фигурах представлены:

Фиг. 1: схематичное отображение

Фиг. 2: модель устройства синхронизированного параллельного подключения четырех передатчиков на соответствующую АФУ

Фиг. 3: этапы процесса сборки

Под позициями обозначено:

Поз. 1 — первая линия магнитопровода;

Поз. 2 — вторая линия магнитопровода;

Поз. 3 — третья линия магнитопровода;

Поз. 4 — четвертая линия магнитопровода;

Поз. 5 — пятая линия магнитопровода.

Устройство синхронизированного параллельного подключения четырех передатчиков на соответствующую АФУ содержит четыре отрезка (приблизительно 1 м) 50-тиомной перекрещенной четырехпроводной линии на четырех отдельных магнитопроводах 1, 2, 3, 4. Концы линий 1, 2, 3, 4 сходятся максимально близко в пространстве. Противофазные пары первой и четвертой линии заводятся на пятый отрезок 200-омной двухпроводной линии на отдельном магнитопроводе, выводы которой подключаются на вход устройства трансформации сопротивлений 200/50. Концы противофазных пар соответственно линий 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4 зашунтированы между собой, причем для пары 3 и 4 дополнительно на общую шину устройства.

Сигналы генераторов, синфазные и с равными амплитудами, поступают на входы устройства Вх. 1, Вх. 2, Вх. 3, Вх. 4 и распространяются по отрезкам четырехпроводной линии передач на магнитопроводах 1, 2, 3, 4 и посредством согласования на линии 5 и устройстве трансформации сопротивлений 200/50 суммируются на согласованной (50 Ом) нагрузке без отражений. Дополнительная линия 5 позволяет снизить продольные напряжения, тем самым расширить рабочий диапазон.

В качестве каждого магнитопровода используются пара кольцевых ферритов типоразмера 125 мм × 80 мм × 8 мм, разъединенных фторопластовой прокладкой толщиной 3 мм. Такой размер позволяет обеспечить заданное волновое сопротивление отрезков линий передачи при необходимой длине на заданный диапазон рабочих частот для большого сечения проводников (свыше 4 мм²), чтобы обеспечить стабильную работу при больших мощностях.

Для обеспечения точности соответствия модели, полученной при компьютерном моделировании, на FDM принтере радиопрозрачным пластиком отпечатывается матрица элементов с каналами под проводники линий (см. фиг. 3).

В данном устройстве отрезки линий передачи выполняются из четырехпроводной линии: для 50-тиомного волнового сопротивления синфазными выбираются накрест лежащие провода, для более высоких сопротивлений – синфазными являются провода по одну сторону. Геометрические параметры четырех проводной линии определяются компьютерным моделированием, намотка на феррит происходит по постоянному радиусу ~4.5 мм. Для обеспечения постоянного значения волнового сопротивления проводники линии пропускаются через каналы, точность которых достигается применением FDM печати по модели, извлеченной из компьютерного моделирования. Компенсация фазовых набегов между синфазными парами в следствие намотки по разным радиусам на середине линии производится поворот линии на 180° за полвитка вокруг магнитопровода.

Ключевые параметры:

- 50-тиомное по входам и выходу четырехканальное трансформаторное устройство суммирования равных мощностей для получения на выходе до 5 кВт;

- высокая эффективность устройства - значение КСВН в полосе 1,5÷30 МГц не хуже 1,2, развязка между входами более 20 дБ.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к радиосредствам, используемым для авиационной связи. Технический результат заключается в обеспечении повышения КПД усилителя мощности и минимизации массогабаритных характеристик заявленного устройства, а также в обеспечении снижения продольных напряжений, расширении рабочего диапазона и в обеспечении выходной мощности до 5 кВт. Устройство синхронизированного параллельного подключения четырех передатчиков на соответствующую АФУ содержит четыре отрезка перекрещенной четырехпроводной линии на четырех отдельных магнитопроводах. Концы линий магнитопроводов сходятся максимально близко в пространстве. Противофазные пары первой и четвертой линий заводятся на пятый отрезок двухпроводной линии на отдельном магнитопроводе, выводы которой подключаются на вход устройства трансформации сопротивлений. Концы противофазных пар соответственно первой и второй, второй и третьей, третьей и четвертой линий зашунтированы между собой, причем для пары третьей и четвертой линий дополнительно на общую шину устройства. Сигналы генераторов, синфазные и с равными амплитудами, поступают на первый, второй, третий и четвертый входы устройства и распространяются по отрезкам четырехпроводной линии передач на первом, втором, третьем и четвертом магнитопроводах и посредством согласования на пятой линии и устройстве трансформации сопротивлений суммируются на согласованной нагрузке без отражений. В качестве каждого магнитопровода используется пара кольцевых ферритов, разъединенных фторопластовой прокладкой. 3 ил.

Устройство синхронизированного параллельного подключения четырех передатчиков на соответствующую АФУ, содержащее четыре отрезка перекрещенной четырехпроводной линии на четырех отдельных магнитопроводах, концы линий магнитопроводов сходятся максимально близко в пространстве, противофазные пары первой и четвертой линий заводятся на пятый отрезок двухпроводной линии на отдельном магнитопроводе, выводы которой подключаются на вход устройства трансформации сопротивлений, концы противофазных пар соответственно первой и второй, второй и третьей, третьей и четвертой линий зашунтированы между собой, причем для пары третьей и четвертой линий дополнительно на общую шину устройства, при этом сигналы генераторов, синфазные и с равными амплитудами, поступают на первый, второй, третий и четвертый входы устройства и распространяются по отрезкам четырехпроводной линии передач на первом, втором, третьем и четвертом магнитопроводах и посредством согласования на пятой линии и устройстве трансформации сопротивлений суммируются на согласованной нагрузке без отражений, причем в качестве каждого магнитопровода используется пара кольцевых ферритов, разъединенных фторопластовой прокладкой.