Широкополосный трансформатор Советский патент 1979 года по МПК H01F19/04 

(54) ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к конструи рованию и изготовлению высокочастотных широкополосных трансформаторов. Известен широкополосный трансформатор 1, выполненный в виде двух двухпроводных линий, входы которых соединены параллельно несимметрично относительно общей шины, а выходы - последовательно симметрично относительно общей шины, обеспечивающий коэффициент трансформации, равный двум, и симметрирование: переход от несимметричного относительно общей, шины напряжения к удвоенному симмет-г ричному. Недостатками этого устройства являются наличие асимметрии, возрастаю щей с ростом коэффициента трансформации, пониженная верхняя граничная частота и только повышающая трансфор мация к симметричному выходу трансформатора. Известен также широкополосныйтрансформатор, содержащий проводник и коаксиальную линию, внутренний про водник которой со стороны ее началасоединен с источником сигнала, а со стороны конца - с началом упомянутого проводника, конец которого вместе с началом внешнего проводника коаксиально линии подключен к общей шине 2. Недостатками такого устройства являются наличие лишь трансформации напряжения 1:1 и ограниченная рабочая полоса частот. Известен широкополосный трансформатор, содержащий проводник и коаксиальную линию, выполненную из N не:разрывныхучастков, объединенных в две группы, в каждую из которых добавлен дополнительный проводник 3. Это устройство является наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту. Недостатком такого устройства является невозможность получения понижающей трансформации к ситлметричному входу, что, например, необходимо в трансформаторах для транзисторных усилителей мощности. Целью изобретения является расширение пределов трансформации, т.е. обеспечение понижающей трансформации от несимметричного входа к симметричному выходу трансформатора без ухудшения характеристик устройства.

Указанная цель достигается тем, что в широкополосном трансформаторе, содержащем коаксиальную линию и проводник, конец которого вместе с началом внешнего проводника коаксиальной линии подключен к общей шине, причем коаксиальная линия и проводник разделены на N неразрывных участков, объединенных в две N-проводные линии в одной из которых расположены нечетные участки коаксиальной линии и четные участки проводника, а в другой - нечетные участки проводника и четные участки коаксиальной линии, при этом каждая N-проводная линия дополнена до ()-проводной линии дополнительным (ЫИ)-ым проводником, причем конец внешнего . проводника последнего участка коаксиальной линии соединен с началом (NH)-ro проводника другой (NH)-проводной линии, а начало последнего участка проводника соединено с концом другого (N5-1)-го проводника конец внутреннего проводника коаксиальной линии соединен с началом внутреннего проводника дополнительного )-ro отрезка коаксиальной линии, конец которого подключен к началу (NH)-ro проводника, расположенного в одной (Nt-1)-проводной линич с последним участком коаксиальной линии, а внешний проводник {Nt-l)-ro отрезка коаксиальной линии со стороны начала и конца соединен с (Н+-1)-ым проводником другой (Nfl)-проводной линии.

Электрическая схема предлагаемого устройства представлена на чертеже. Широкополосный трансформатор содержит проводник 1 и коаксиальную линию 2, внутренний проводник которо со стороны ее начала (начала обозначены точками) образует несимметричны относительно общей шины 3 вход устройства 4, а конец проводника 1 вместе с началом внешнего проводника коакси.альной линии 2 подключен к общей шине 3. Коаксиальная линия 2 и прово ник i разделены на N неразрывных участков (соответственно, участки 2-1, 2-2, 2-(Ы-1), 1-1 1-2, 1(N-1), 1-N объединенных в две N-проводные линии 5 и 6. В линии 5 расположены нечетные участки коаксиальной линии 2 и четные участки проводника 1, а в линии 6 - наоборот/ Каждая из линий 5 и 6 дополнена до (N4-1)-проводной линии дополнительным .проводником соответственно 7, 8, причем конец внешнего проводника последнего участка 2-N коаксиальной линии 2 соединен с началом (N-l)ro проводника 7 другой (N4-1)-проводной линии 5, а начало последнего участка 1-N проводника 1 соединено с концом другого ()го проводника 8, Конец внутреннего проводника коаксиальной линии 2 со.единен с началом внутреннего проводника дополнительного ()-ro отрезка коаксиальной линии 9, конец которого подключен к началу (Nt-1)-го проводника 8, расположенного в одной (NH)-проводной линии 6 с последним участком 2-N коаксиальнЬй линии 2, а внешний проводник (NH)-ro отрезка коаксиальной линии 9 со стороны начала и конца соединен с (Ы)-1)-ым провоником 7 другой (NH )-проводной линии 5. Конец внешнего проводника коаксиальной линии 2 и начало проводника 1, для частного случая коэффициента трансформации (ыи):±у, образуют симметричный относительно общей шины 3 выход трансформатора 10 и 11. При других коэффициентах трансформации (NH). ±1 (где ,2,3, ... ,N) симметричный относительно общей шины 3 выход трансформатора образуется концом внешнего проводника i-ro участка коаксиальной линии и началом i-ro учаска проводника..

Устройство работает следующим образом.

Колебания от несимметричного относительно общей шины 3 источника, подключенного ко входу 4, поступают на . линии 2 и, пройдя по N ее участкам, доходят до выхода линии 2 и в Него поступают на вход дополнительно го отрезка коаксиальной линии 9. С. выхода линии 9 колебания поступают (симметрично на две идентичные (Nt-1)проводные линии 5 и 6. Каждая из этих линий образована -й- участками проводника 1, наружными поверхностями - участков внешних проводников линии 2 и дополнительным проводником соответственно 7 и 8. К выходным зажимам этих линий (для (Nt-l):i это зажимы10 и 11), образующих симметричный выход трансформатора, подключается нагрузка. Для того, чтобы эта нагрузка была согласована, необходимо удовлетворить определенным соотношениям между волновыми проводи мостями, идентичными для к&ждой из (NH)-проводных линий 5 и 6.

В частности при N-2 имеют место следующие соотношения

2K/(Kf2)W; 2/(Kf2)W

iz

G25(K4-2)/(Kf2)W

G

волновая проводимость меж1Jду i и j проводниками, К - коэффициент связи, который из условия физической реализуемости лежит в пределах 2 К 00

W - среднее геометрическое между величинами номинальных нагрузок на входе и выходе трансформатрра.

ри этом предлагается, что перпроводником являемся дополнительпроводник 7 (или 8), вторым 1-2 (или 2-2), а третьим - 2-1 (или 1-1). Аналогичного типа соотношения, но более сложные, имеют место и для N 2. изобретения Широкополосный трансформатор, содержащий коаксиальную линию и провод ник, конец которого вместе с началом внешнего проводника коаксиальной линии подключен к обгцей шике, причем коаксиальная линия и проводник разде лены на N неразрывных участков, объединенных в две N-проводные линии, в одной из которых расположены нечет ные участки коаксисшьной линии и чет ные участки проводника, а в другой нечетные участки проводника и четные участки коаксиальной линии, при этом каждая N-проводная линия снабжена дополнительным (ЫИ)-ым проводником, причем конец внешнего проводника пос леднего участка коаксиальной линии соединен с началом (Nfl)-ro проводника другой (NH)-проводной линии, а начало последнего участка проводника соединено с концом другого ()-ro проводника, отличающий ся тем, что, с целью расширения пределов трансформации, конец внутреннего проводника коаксиальной линии соединен с началом внутреннего проводника дополнительного (NH)- отрезка коаксиальной линии, конец которого подключен к началу (NH)-ro проводника расположенного в одной ()-проводной линии с последним участком коаксиальной линии, а внешний проводник ()го отрезка коаксиальной линии со стороны начала и конца соединен с (NH) ым проводником другой ()-проводной линии. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США 3428886, кл, 333-33, 1969. 2.Патент США № 2934721, кл. 333-26, 1960. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке №2468093, кл. Н 01 F 19/04, 19.01.77.