Устройство сложения неравных мощностей генераторов электрических колебаний Советский патент 1980 года по МПК H03H7/48 

(54) УСТРОЙСТВО СЛОЖЕНИЯ НЕРАВНЫХ МОЩНОСТЕЙ ГЕНЕРАТОРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

1

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для сложения неравных мощностей электрических колебаний.

Известно устройство сложения мощностей генераторов электрических колебаний, содержащее первый и второй генераторы, первую и вторую многопроводные линии, выполненные из (2NM+ 1) проводников, где N и М - целые числа, группы двухпроводных линий, второй проводник каждой из которых соединен с обоих концов с общей щиной, полезную и балластную нагрузки 1.

Однако известное устройство при сложении неравных- мчщностей электрических колебаний ,имёет низкий КПД из-за потерь в балластной нагрузке и ограниченную рабочую полосу частот.

Цель изобретения - повыщение КПД и расширение полосы частот складываемых колебаний при мощности второго генератора, превышающей мощность первого в А а/А) раз, где Л 2 и Л I - целые числа, а Л /Л а - NДля этого в устройстве, содержащем первый и второй генераторы, первую и вторую многопроводные линии, выполненные из (2NM -f- 1) проводников, где N иМ - целые числа, группы двухпроводных линий, второй проводник каждой из которых соединен с обоих концов с общей щиной, полезную и балластную нагрузки, причем начало первого проводника первой многопрос водной линии подключено к выходу первого генератора, конец 2NM-ro проводника второй многопроводной «аинии подключен к выходу второго генератора, конец каждого из проводников с первого по 2ЫМ-й первой многопроводной линии соединен с началом

10 проводника соответственно с первого по 2ЫМ-й второй многоцроводной линии, конец NM-ro проводника второй многопроводной линии и начало (NM + l)-ro проводника первой многопроводной линии подключены к полезной нагрузке, между концом

(2NM-f- 1)-го проводника первой многопроводной линии и началом (2NM + 1)-го про, водника второй мнргопроводной линии включена балластная нагрузка, начало (2NM+1) го проводника первой многопроводной линии

20 и конец (2NM-f 1)-го проводника второй многопроводной линии подключены к общей щине, начало каждого (1 + 1Л gAf)-го проводника первой многопроводной линии, где i принимает все значения от 1 до Л i-I, ПедклШчёно через первый проводник i-й двухпроводной линии первой группы двухпроводных линий к выходу первого генератора, началом каждого (NM+ 1 + рЛ/-/И)-го проводника первой многопроводной лиИии подключено через первый проводник р-й двухпроводной линии второй группы двухпроводных линий к полезной нагрузке, где р принимает все значения от 1 до Л 2-1, конец каждого i проводника второй многопроводнойлинии подключен через первый проводник i-й двухпроводной линии третьей группй двухпроводных линий к полезной нагрузке, конец. (NM + рА |УИ)-го проводника второй многопроводной линии подключен через первый проводник р-й двухпроводной линии четвертой группы двухпроводных линий К выходу второго генератора, при этом концы остальных проводников второй многопроводной линии подсоединены соответственно К началам проводников первой многопроводной линии, имеющих последующий порядковый номер. На фиг. 1 представлена электрическая схема устройства сложения неравных мощностей генераторов электрических колебаний; на фиг. 2 - электрическая схема устройства сложения неравных мощностей, выйолненНого на коаксиальных линиях, для частного случая , и на фиг. 3 - электрическая схема устройства сложения неравных мощностей для частного случая Л 1 1, Л 2 2 и М 2. Устройство содержит первый гёнёратор 1 с внутренним сопротивлением 2, второй генератор 3 с внутренним сопротивлением 4, несимметричные относительно общей щины 5, первую 6 и вторую 7 многопроводные линии, выполненные из (2NM-1) проводников соответственно 6-1, 6-2,6-3,... и 7-1,7-2, 7-3,... (первая цифра означает номер линии, а вторая - порядковый номер проводника в линии), балластную нагрузку 8, полезную нагрузку 9 и первую 10, вторую 11/ третью 12 и Четвертую 13 груМь Двухпроводных линий, в каждой из которых второй проводник соединен с обоих концов с общей шиной 5. Начало (обозначено) на схеме точкой) проводника 6-1 подключено к выходу генератора 1, конец проводника 7-2NM подключен к выходу генератора 3. Концы проводников 6-1, 6-2, 6-3, ...: 6-2NM Соедин,ены соответственно с началом проводников 7-1, 7-2, ..., 7-2NM. Конец проводника 7-NAf и начало проводника 6-(ЫЛ1ч- 1) ШДКЛЮ: чены к полезной нагрузке 9. Между концом проводника 6-(2NM +1) и началом проводника 7-(2NM +1) включена балластная нагрузка 8. Начало проводника 6-(2NM + 1) и конец проводника 7-(2NAI+ l) подключены к общей щине 5. Начало каждого проводника 6-(1 +1 + А2Л1),где i принимает все значения от 1 до AI-1, тодключено через первый проводНЖ Двухпроводной линии 10-i (здесь и далее первая цифра означает элемент, а вторая - его порядковый номер) к выходу генератора 1. Начало каждого проводника 6-(NM + + рА М), где р принимает все значения от 1 лоАу-1, подключено через первый проводник двухпроводной линии 11-р к полезной нагрузке 9. Конец каждого проводника 7-1/4 аМпбдключен через первый проводник двухпроводной линии 12-i к полезной нагруЗке 9. Конец каждого проводника 7-(NM + рЛ Л) подключен через первый проводник двухпроводной линии 13-р к выходу генератора 3. Концы остальных проводников многопроводной линии 7 подсоединены соответственно к началам проводников многопроводнои линии 6, имеющих последующий порядковый номер. На фиг. 2 и фиг. 3 сохраняется та же нумерация элементов, что и на фиг. 1, причем на фиг. 2 проводники 6-5 и 7-5 образованы соответственно объединенными внещНими проводниками коаксиальных линий, внутренними проводниками которых являются проводники соответственно 6-1 -6-4 и 7-1 -7-4. Работу устройства рассмотрим на примере фиг. 2 раздельно для областей нижних и верхних частот. В области нижних частот электрические длины каждой коаксиальной линии малы. В результате соединенные последовательно проводники 6-1, 7-1, 6-2, 7-2, 6-3, 7-3, 6-4, 7-4 образуют первичную дифференциальную обмотку устройства. Его вторичная обмотка образуется объединенными внешними проводниками коаксиальных линий, соответственно проводниками 6-5 и 7-5. Если величина сопротивления нагрузки 9 равна R/3, нагрузки 8 равна R/6 и достаточно велика индуктивность намагничивания дифференциальной обмотки, то генератор 1 оказываётся нагруженным на сопротивление R , а генератор 3 - на R/2. В области верхних частот в рабочем режиме (при синфазных и равноамплитудных колебаниях генераторов 1 и 3) колебания от генератора 1 поступают в коаксиальную линию с внутренним проводником 6-1, а колебания от генератора 3 раздваиваются: на коаксиальную линию, с внутренним проводником 7-4 и коаксиальную линию с внутренним проводником 13-1. При обязательном условии, что волновые сопротивления всех коаксиальных линий равны между собой и составляют R, а сопротивления 2 и 4 равны соответственно R и R/2, то в упомянутыелиН1 и П(ступят без отражения равные токи и напряжения от генераторов 1 и 3. Длины всех коаксиальных линий с внух ренними проводниками 6-1 и 7т I одинаковы и равны х, а линий с внутренними проводниками 11-1 и 13-1 равны 2х. Тогда в один и тот же момент времени к нагрузке 8 подходят равные и встречно направленные токи по ко,аксиальной линии с внутренним проводником 6-1 от генератора 1 и по коаксиальной линии с внутренним проводником 7-4 от генератора 3. В результате

прохождения двух встречно направленных одинаковых токов напряжение на нагрузке 8 равно нулю и ее можно считать короткозамкнутой. Поэтому идентичные волны токов и напряжений из коаксиальных линий с внутренними проводниками 6-1 и 7-4 продолжают без отражения распространяться соответственно по коаксиальным линиям с внутренними проводниками 7-1 и 6-4. С выхода коаксиальной линии с внутренним проводником 7-1 колебания поступят на коаксиальную линию с внутренним проводником 6-2 и, пройдя ее, совершив в целом путь ЗА:, снова подойдут к нагрузке 8. В этот же момент времени идентичные колебания распространявшиеся по коаксиальной линии с внутренним проводником 13-1 и затем по коаксиальной линии с внутренним проводником 7-3 также подойдут к нагрузке 8 (путь также равен Зх). В результате воздействия двух противоположно (встречно) направленных равных токов напряжение на нагрузке 8 будет равно нулю и ее можно считать короткозамкнутой. Поэтому колебания с коаксиальных линией с внутренними проводниками 6-2 и 7-3 поступят без отражения соот- ветственно на коаксиальные линии с внутренними проводниками 7-2 и 6-3, пройдя которые и совершив путь равный 4х, поступят в нагрузку 9. Такой же путь до нагрузки 9 проходит аналогичное второе колебание от генератора 3, поступившее ранее в коаксиальную линию с внутренним проводником 6-4, а с него в коаксиальную линию с внутренним проводником 11-1. В результате к нагрузке 9 подойдут в один и тот же м-омент времени три колебания равной амплитуды напряжений и равной величины мош,ности: два от генератора 3 и одно от генератора 1. Нагрузку 9 удобно представить параллельным соединением сопротивлений R и R/2. Тогда первое из них является согласованной нагрузкой для колебания, поступившего от генератора 1, а второе - тоже согласованной нагрузкой для колебаний, поступивших от генератора 3. При этом генератор 3 отдает мош,ность вдвое большую, чем генератор 1, поскольку при равных ЭДС их токи различаются в два раза.

Развязка между генераторами 1. и 3 достигается за счет балластной нагрузки 8 и может быть увеличена при подключении дополнительных резисторов между эквипотенциальными для рабочего режима точками дифференциальной обмотки.

Рассмотренный на примере фиг. 2 принцип работы распространяется на устройства, представленные на фиг. 1 и фиг. 3, с той разницей, что в отличии от фиг. 2, проводники в них образуют многопроводные линии.

Предложенное устройство в сравнении с известными дает не менее, чем двукратное расширение полосы частот и повышение КПД до 95%.

Формула изобретения Устройство сложения неравных мощностей генераторов электрических колебаний, содержащее первый и второй генераторы, первую и вторую многопроводные линии, 5 выполненные из (2NM + 1) проводников, где N и М - целые числа, группы двухпроводных линий, второй проводник каждой из которых соединен с обоих концов с общей шиной, полезную и балластную нагрузки, причем начало первого проводника первой

0 многопроводной линии подключено к выходу первого генератора, конец 2NM -го проводника второй многопроводной линии подключен к выходу второго генератора, конец каждого из проводников с первого по 2ЫМ-и

j первой многопроводной линии соединен с началом проводника соответственно с первого по 2ЫМ-й второй многопроводной линии конец NAf-ro проводника второй многопроводной линии и начало (NAf + 1)-го проводника первой многопроводной линии подO ключены к полезной нагрузке, между концом (2NM + 1)-го проводника первой многопроводной линии и началом (2NAf + 1)-го проводника второй многопроводной линии включена балластаная нагрузка, начало (2NAf + 1)-го проводника первой многопроводной линии и конец (2NM.+ 1)-го проводника второй многопроводной линии подключены к обшей шине, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД и расщи.рения полосы частот складываемых колеба0 НИИ при мощности второго генератора, превышающей мощность первого в /li//4f раз, где 1г и Л| -- целые числа, а A(A N, начало каждого (1 + ЛгМ)-го проводника первой многопроводной линии, где i принимает все значения от 1 до Л i-1, подключено через первый проводник i-й двухпроводной линии первой группы двухпроводных линий к выходу первого генератора, начало каждого (NM + I + рА (М) -то проводника первой многопроводной линии подключено через первый проводник р-й двухпроводной линии второй группы двухпроводных линий к полезной нагрузке, где р принимает все значения от 1 до AZ-1, конец А zM-ro проводника второй многопроводной линии подключен через первый проводник i-й двухпроводной линии третьей группы двухпроводных линий к полезной нагрузке, конец (NM+рЛ iM)-ro проводника второй многопроводной линии подключен через первый проводник р-й двухпроводной лиg НИИ четвертой группы двухпроводных линий к вь1ходу второго генератора, при этом концы остальных проводников второй многопроводной линии подсоединены соответственно к началам проводников первой многопроводной линии, имеющих последующий

порйдковый номер.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 664277, кл. 03 Н 7/48, 1976 (прототип).

ll

о

II 4

N

- 1 N

:з В5,

-J

6-Z S-3 6-ч

5-1 f)-+-f-/4t fv- --/-y t )

7-/7-2 7-J 7-

-7 B-2 6-3 6-f 6-5 S-6 e-1 G-8 f)-

iye. 2 ,-4

3