Высокочастотный трансформатор Советский патент 1991 года по МПК H01F19/04 

сл

с

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для согласования импедансов и передачи энергии в ВЧ- и СВЧ-дияпазонах Целью является расширение диапазона рабочих частот и увеличение коэффициента трансформации при снижении обаритов Высокочастотный трансфор- маюр состоит з плоских гибких диэлектрических оснований на которых выполнены проводники высокочастотной по- лосковой линии Последняя выполнена в виде отдельных незамкнутых витков, соединения которых осуществляется через дополнительные контактные платы, при этом полосковая линия имеет форму цилиндрической спирали, что позволяет конструировать трансформаторы для значительно больши/ коэффициентоз трансфос мации в более широкой полосе частот. 7 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в электро- и радиотехнических устройствах для согласования импедансов и передачи энергии в ВЧ- и СВЧ-диапазонах.

Цель изобретения - расширение диапазона рабочих частот и увеличение коэффициента трансформации при снижении габаритов трансформатора.

На фиг, 1 изображена электрическая схема высокочастотного трансформатора с коэффициентом трансформации 1 (-1), на фиг. 2 - виток (слой) полосковой печатной линии (с разрезом А-А); на фиг 3 - виток (спой) с отводом (с рйЗрезом Б-Б), на фиг. 4 - полувиток (слой) с отводом; на фиг. 5 - дополнительная контактная печатная плата; на фиг. 6 - схема соединения витков (слоев) трансформатора в витковую спиральную высокочастотную полосковую линию (где в обозначении проводников первый индекс номер позиции, второй индекс - номер витка (слоя) третий индекс - обозначение начала или конца витка), на фиг 7 - фрагмент N-витковой спиральной высокочастотной полосковой линии

Высокочастотный полосковый трансформатор состоит из плоских гибких диэлек- трических оснований 1, на которых выполнены проводники 2 и 3 высокочастотной полосковой линии, дополнительных контактных ппат 4 изолирующих диэлектрических прокладок 5 и магнитопровода 6 (элементы 5 и 6 могут отсутствовать). Входные зажимы 7 и 8 полосковой линии подклю- чены к источнику 9 высокочастотного сигнала Выходные зажимы 10 и 11 полосковой линии подключены к нагрузке 12. Для увеличения продольной индуктивности проводников 2 и 3 они могут быть размещены на ферромагнитном магнитопроводе. Высокочастотная полосковая линия, образована го сл сл

ная проводниками 2 и 3, выполняется в виде отдельных незамкнутых витков (слоев) на фольгированных диэлектрических основаниях 1 (фиг. 2, 3 и 4), на которых известными фотохимическими методами формируются участки проводников 2 и 3. Каждый виток (слой) имеет разрез 13. Ширина полоски определяется волновым сопротивлением линии и может изменяться вдоль линии от контактов 7 и 8 к контактам 10 и 11.

Соединение отдельных витков (слоев) высокочастотной линии осуществляется методом пайки или склеивания электропроводящим клеем через дополнительную контактную плату 4 (фиг. 5) в зонах контакта 14 проводников 2 и 3 витков (слоев) с проводниками 15 дополнительных контактных плат 4. Каждая дополнительная контактная плата 4 вставлена в разрез 13 соответствующего витка (слоя) так, что начала провод- никое 2.1.1 и 3.1.1 каждого витка оказываются над проводниками дополнительной контактной платы 4, а концы проводников 2.I.2 и 3.I.2 - под ними, как это показано на фиг. 7. При этом конец провод- ника2.1.2 первого витка (слоя) соединяется в зоне контакта 14 с началом проводника 15.2.1 первой дополнительной контактной платы 4.1, конец проводника 15.2.1 соединяется с началом проводника 2,2.1 второго витка (слоя) в зоне контакта 14 проводника 15.2.1 первой дополнительной контактной платы; конец проводника 2.2.2 второго витка (слоя) соединяется в зоне контакта 14с началом проводника 15.2.2 второй дополни- тельной контактной платы 4.2; конец проводника 2.N.2N-ro витка (слоя) соединяется в зоне контакта с началом проводника 15.2 N-й дополнительной контактной платы 4.N; начало проводника 3.1.1 соединяется в зоне контакта 14 с проводником 15.1.1 первой дополнительной платы 4.1; конец проводника 3.1.2 соединяется в зоне контакта 14 с началом проводника 15.1.2 второй дополнительной контактной платы 4.2; конец про- водника 15.1.2 второй дополнительной контактной платы 4.2 соединяется в зоне контакта 14с началом проводника 3.2.1 второго витка (слоя): конец проводника 3.(N-1).2 (N-1)-ro витка (слоя) в зоне контакта 14 соединяется с началом проводника 15.1.N N-й дополнительной контактной платы 4.N; конец проводника 15.1 .N соединяется в зоне контакта 14с началом проводника 3.N.1 N-ro витка (слоя) (см. фиг. 6).

Начала проводников 2,1.1 и 3.1.1 являются точками подключения генератора 9 (точки 7 и 8 соответственно). Концы проводников 2.N.2 и 3.N.2 являются точками подключения нагрузки 12 (точки 10 и 11 соответственно).

При необходимости выполнения выводов высокочастотного печатного трансформатора первый и последний N-ый витки (слои) выполняются в виде полного витка с отводом 16 (см. фиг. 3) или полувитка с отводом 16 (см. фиг. 4). В этих случаях соединение проводников 3.1.1 и 2.N.2 с проводниками дополнительных контактных плат 4.1 и 4.N в соответствующих зонах контактов 14 не выполняется, а концы проводников 2 и 3, расположенные на отводах 16, являются точками подключения генератора 9 (точки 7 и 8) и нагрузки 12 (точки 10 и 11). Изолированные диэлектрические прокладки 5 предохраняют проводники высокочастотной линии от повреждений и воздействий окружающей среды. В результате выполнения указанных соединений проводники витков (слоев) соединяются последовательно и образуют проводники 2 и 3 высокочастотной полосковой линии, свернутые в виде цилиндрической N-витковой спирали и изолированные друг от друга слоем диэлектрика. Таким образом, площадь, занимаемая высокочастотным трансформатором, определяется площадью одного витка (слоя) и не зависит or их числа.

Проводы IK 15, выполняющий функцию металлизированной перемычки обеспечивает длину соединения не более I (менее 1 мм). Так как ширина проводника 15 совпадает с шириной проводников витков (слоев) в местах соединения (в зоне контакта 14), то такое соединение обеспечивает минимальное нарушение однородности волнового сопротивления вдоль высокочастотной полосковой линии ,что значительно улучшает согласование высокочастотного трансформатора с источником 9 сигнала и нагрузкой 12 в полосе рабочих частот трансформатора. Одновременно с осуществлением функции соединения проводников соседних витков (слоев) в зонах контакта 14 диэлектрическое основание 1 дополнительной контактной платы 4 обеспечивает надежную защиту от замыкания проводников соседних витков (слоев) вне зон контакта 14.

Высокочастотный трансформатор работает следующим образом.

При подключении трансформатора к источнику 9 сигнала (фиг. 1) через зажимы 7 и 8 электромагнитные колебания распространяются по полосковой линии, образованной проводниками 2 и 3, и через выходные зажимы 10 и 11 поступают в нагрузку 12. Если сопротивление нагрузки 12 равно волновому сопротивлению высокочастотной линии, то вся энергия, поступающая от источника

9, поглощается в нагрузке 12 без отражения. При этом фаза колебаний на нагрузке отличается от фазы колебаний на входе трансформатора на 180°, т.е. трансформатор имеет коэффициент трансформации 1:(-1),

В общем случае высокочастотный трансформатор с коэффициентом трансформации ± К: ± L может содержать М 1 высокочастотных полосковых линий, каждая из которых выполнена описанным выше способом, где К. L M - целые положительные числа.

Таким образом использование изобретения позволяет улучшить согласование в широкой полосе частот и снизить габариты устройства , что в целом приводит к улучшению габаритных характеристик аппаратуры, содержащей описанные узлы. Выполнение полосковой высокочастотной линии в виде цилиндрической спирали позволяет конст- руировать трансформаторы для значительно больших коэффициентов трансформации в более широкой полосе частот.

Формула изобретения

Высокочастотный трансформатор, содержащий плоское диэлектрическое основание, полосковые первичную и расположенную под ней вторичную обмот

ки, выполненные в виде многослойных спиралей, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот и увеличения коэффициента трансформации при снижении его габаритов, введены дополнительные контактные платы с дополнительными полосковыми проводниками, ширина которых совпадает с шириной полосковых проводников соответствующих обмоток в месте соединения, диэлектрическое основание выполнено в виде нескольких расположенных друг над другом гибких контактных плат с разрезами, одна часть каждой контактной платы смещена по вертикали относительно другой, витки обмоток расположены на контактных платах, соединены с помощью дополнительных полосковых проводников на дополнительных контактных платах, вставленных в разрез контактных плат витков так, что конец первого полоскового проводника f-го витка соединен с началом первого полоскового проводника (1+1)-го витка через второй поло- сковый проводник 1-й дополнительной контактной платы, а конец второго полоскового проводника 1-го витка соединен с началом второго полоскового проводника (1+1)-го витка через первый лолосковый проводник (1+1}-й дополнительной контактной платы.

in ч- If) ч- см со

MN

WsX1

Г

п

а- «ч

§

п

5

«О

|12J

Щ2ЩГ

чXX v S

14 15

/

Фм.6

1624545

Л.

М

Фиг 5

И