Широкополосный трансформатор Советский патент 1985 года по МПК H01F19/06 

Изобретение предназначено для использования в радиотехнических устройствах ВЧ и СВЧ диапазонов, в част ности в устройствах, осуществляющих реверс фазы. Известны широкополосные трансформаторы для реверса фазы, работающие в метровом и дециметровом диапазоне, выполненные на основе обмотки из двух скрученных проводов, намотанной на кольцевой ферритовьй сердечник lj .. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является широкополосньй трансформатор, содержащий магнитопровод с расположенной на нем коакснапьной линией, внешний и внутренний проводники которой на противоположных сторонах соединены с заземленным экраном, а два других конца образуют вход и выход трансформатора, причем между центром внешнего провод-ника и экраном установлен резистор. В результате такого конструктивиого выполнения в трансформаторе устраняется полуволновый резонанс по синфазной волне 2j . Существенным недостатком прототипа ялляется то, что другие резонансы синфазной волны в данной конструкции не устраняются, следовательно, широкснолосность устройства ограничена Кроме того, необходимо, чтобы экран был расположен на значительном расстоянии от линии передачи. При этом волновое сопротивление синфазной волны весьма высокое, но, с другой сторойы, появляются условия для возбуждения волноводных типов колебаний Целью изобретения является расширение рабочего диапазона частот при одновременном сокращении габаритных размеров. Цель достигается тем, что в транс форматоре, содержащем магнитопровод двухпроводную линию передачиj начало первого проводника и конец второго проводника которой соединены с зазенпенным экраном, а два других око чания проводников являются входом и выходом трансформатора, и заземленный металлический экран, последний расположен вдоль линии передачи, по длине экрана вьшолнены поперечные щели, а длина щели и расстояние между двумя соседними щелями меньше половины длины кратчайшей волны синфазного типа колебаний. В такой конструкции значительно возрастает фазовая скорость синфазного типа колебаний, в результате чего резонансы по синфазному типу колебаний сдвигаются в область очень высоких частот, а поперечные габаритные размеры экрана могут быть существенно уменьшены. На чертеже схематически приведена конструкция устройства (диэлектрик двухпроводной линии не показан). Широкополосньй трансформатор содержит заземленный металлический экран 1, внутри которого расположена двухпроводная линия 2 передачи, охваченная магнитопроводом 3; Начало 4 первого проводника 5 и конец 6 второго проводника 7 линии 2 передач:и соединены с экраном 1, а два других окойчания проводников 8 и 9 являются входом и выходом трансформатора. Экран .1 представляет собой прямоугольную трубу с поперечными щелями 10, которые расположены вдоль двухпроводной линии 2 передачи. Число щелей и их ширина могут варьироваться по длине экрана, а длина щелей и расстояние вдоль экрана между двумя соседними щелями должно быть меньше половины длины волны синфазного типа колебаний. В трансформаторе сигнал со входа передается на выход с реверсом фазы. Широкая полоса .частот в трансформаторе достигается за счет того, что на низких частотах он работает как обычный трансформатор, имеющий магнитопровод 3 и две обмотки (проводники 5 и 7). Когда рабочая частота передаваемого сигнала возрастает, то трансформатор начинает работать как длинная линия, а магнитная проницаемость магнитопровода 3 резко падает. I, . В этой области частот, кроме основного противофазного типа колебаний, который распространяется между проводниками 5 и 7 линии 2 передачи, в трансформаторе существует паразитный - синфазньй тип колебаний, которьй распространяется между экраном и линией передачи. В отличие от прототипа экран 1 в предлагаемом устройстве расположен вдоль линии 2 передачи, поэтому для синфазной волны образуется своя линия передачи такой же длины, как и длина линии 2, одним проводником которой является экран, а другим - возбужденные синфазно проводники 5 и 7 линии 2. Можно показать, что полоса рабочих частот трансформатора будет тем шире, чем больше отношение f Vc/Vn: где V - фазовая скорость синфазног типа колебанийi Vn - фазовая скорость противофа ного типа колебаний. Можно уменьшать Vn за счет увели чения диэлектрической проницаемости 5 диэлектрика двухпроводной линии, однако при больших , во-первых, ухудшается конструктивная реализуеMOQTb двухпроводной линии, во-вторы возрастает электрическая длина двух проводной линии для рабочего противофазног.о типа колебаний, что небла гоприятно сказывается при соединени трансформаторов и, в-третьих, с уменьшением V уменьшается V, так как синфазный тип колебания частично распространяется и в диэлектрике линии 2, Поэтому целесообразно увеличивать VP , не изменяя V,. Вьтол- ненные в экране поперечные.щели 10 расположены в местах преимущественн го сосредоточе шя токов синфазного типа колебания и эквивалентны по действию включенным в разрыв провод ника двухпроводной линии синфазного типа колебания (экран 1) емкостям. Значит, для синфазного типа колебания такая линия передачи является фильтром верхних частот, в котором есть дисперсия фазовой скорости V в отличие от обычных конструкций трансформатора. В предлагаемом устройстве V| может быть весьма высокой, следовательно, такой трансформ тор обладает повьштенной широкополое- ностью. Физически это обусловлено тем, что резонансы синфазного типа колебаний сдвигаются в область очень высоких (нерабочих) частот. Чтобы токи синфазного типа колебания не возбуждали в трансформаторе резонансных колебаний, необходимо выполнить длину щели и расстояние вдоль экрана между соседними щелями меньше половины длины волны синфазного типа колебаний. Наличие экрана, охватьшающего элементы трансформатора, является необходимостью в любой конструкции трансформатора. В известных констрзтсциях для увеличения V;. экран должен быть расположен на значительном расстоянии от длины передачи, вместе с тем на высоких частотах большие поперечные габариты экрана способствуют возникновению волноводных типов колебаний, что ухудшает коэффициент полезного трансформатора. В предлагаемом устройстве экран может иметь малые поперечные размеры, что исключает возбуждение волноводных типов колебаний и в то же время.резонансы синфазного типа колебаний сдвигаются в область очень высоких частот. Использование предложенного трансформатора позволяет устранить необходимость разработки ряда узкополосных трансформаторов, имеющих диапазоны работы, близкие к диапазону предложенного трансформатора и сократить поперечные размеры устройств,что создает экономию. Предлагаемое устройство позволяет повысить в 3-5 раз диапазон частот устройств, использующих двухпроводную линию передачи и магнитопровод.

ШРОКОПОЛОСНЬШ ТРАНСФОРМАТОР, содержащий магнитопровод, двух- проводную линию передачи, начало первого проводника и конец второго проводника которой соединены с землей. а два других окончания проводников являются входом и выходом трансформатора, и заземленный металлический экран, охватывающий магнитопровод и двухпроводную линию передачи, отличающийся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона частот при одновременном сокращении поперечных габаритных размеров, экран расположен вдоль линии передачи, по длине экрана выполнены поперечные щели, длина щели и расстояние между двумя соседними щелями меньше половины кратчайшей длины волны синфазного типа колебаний. (Л с | О1 Од 4j 00