Широкополосный трансформатор Советский патент 1981 года по МПК H01F19/04 

I

Изобретение относится к радиотехнике , в частности к конструированию и изготовлению высокочастотгалс широкополосных трансформаторов.

H3BecteH широкополосный трансформаторг содержащий проводник, выполненный из 2N (где N - целое число) последовательно соединенных участков объединенных в две многопровод|1ые линии, в первой из которых расположены нечетные участки проводника, а во второй - четные его участки, шлеюцие широкую рабочую полосу 1.

Известное устройство является наиболее .близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемое результату.

Недостатком его является то, что он самостоятельно не может использоваться в качестве дифференциального трансформатора.

Для образования дифференциального устройства с двумя парами входов. П1Я1чем все входы симметричны относительно общей шины, и требуемой трансформацией г необходимо использовать упомянутый трансформатор и дополнительный трансформатор с гальванически развязанными обмотками, что усложняет конструкцию устройства и понижает его КПД за счет суммирования потерь мощности в обоих трансформаторах.

Цель изобретения - расширение функкионсшьных тозможностей трансформатора при сохранении расширенной рабочей полосы частот.

Указанная цель достигается тем, что в широкополосном трансформаторе

0 содержащем проводник, вьшолненный из 2N последовательно соединенных участков, объединенных в две многопрйводиые линии, в первой из распо южены нечетные участки проводниSка, а во - четные его участки, введены два дополнительных проводника, каждый из которых выполнен из 2Н последовательно соединенных участков, причем в первой многопроводной

0 линии расположены нечетные участки дополнительных проводников, а во второй - чет1ше. их участки, при этом начсша дополнительных проводников размещены ОО стороны середины основного

5 проводника,. где Ним- целые числа..

На фиг. 1 представлена электрическая схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - вариант выполнения предлагаемою устройства при N 2 и

0 М 1 на фиг. 3 - то же при N « 2 и М 2; на фиг. 4 - то же при N 3 И М 2. Как видно из фиг. 1, трансформатор содержит проводник 1, выполнен1йлй из 2N неразрывных участков 1-1, 1-2, 1-3, 1-4 1-(Н + 1) , 1-{N + 4- 2),.. 1-(2N - 1), (вторая циф.|за означает порядковый номер участка .объединенных в две многопроводные лиНИИ 2 и 3. В первой многопроводной линии 2 расположены нечетяь участки 1-1, 1-3... 1-(2N-1), а во второйчетныеучастки 1-2, 1-4... 1-2N. В трансформатор введены два дополнитель ных проводника 4 и 5, каждый из которых выполнен из 2м участков, соответственно, 4-1, 4-2, 4-3, 4-4 4-м, 4-{М + 1),,.4-(2М-1), 4-2М и 5-1 5-2, 5-3, 5-4...5-м, 5-(М + 1),. 5-(2М-1), 5-2М. Середина проводника, т. е. начало учйстка 1-(N + 1) может быть соединена с общей шиной 6.Начал проводника 4 и конец проводника 5, на чало проводиика 5 и конец проводника 4 образуют, соответственно, первую пару входов 7 и 8, симметричных относительно общей шины б. Концы участков 4-И и 5-м образуют один из входов 9 другой пары входов, а концы участков проводника 1 симме1ричных относительно середины образуют второй вход 10 другой пары входов. На фиг. 2,3 и 4 показано г что некоторне участки проводников могут быть образованы объединенными внешними проводниками коаксиальных линий, внутренние проводники.которых служат участками проводников. Рассмотрим работу устройства, начиная с простейшего варианта его выполнения, согласно фиг. 2. При подключении генератора с симметричным выходом к зажимам 10 колебания поступают в две идентичные соединенные последовательно линии. Одна из них образована проводником 1-1 и объединенными внешними проводниками 1-3, точнее их наружной поверхностью, а другая - проводником 1-4 и наружной поверхностью внешних проводников коаксиальных линий (1-2). Поскольку линии имеют, равные длины и одинаковые волновые сопротивления, то на их выходы поступают равные по амплитуде колебания. Упомянутые линии соединены на своих выходах параллельно и в резульT aife на зажимах 11 и 12 возникает напряжение, равное напряжению в каждой линии, т. е имеющее половинную амплитуду (V/2) по отношению к напряжению V на зажимах 10. Это напряжение затем снова делится на два равных и Одинаковых напряжения (по У/), поступаютдие одно в линии с проводниками 4-1 и 5-1, а другое - в аналогичные линии с проводниками 4-2 и 5-2. При этом зажимы 9 оказываются эквипотенциальными и их считают короткозамкнутыми. Пройдя по упомянутым линиям, напряжения-поступают на их выходы, которые несимметрично относитель но общей шины 6. Здесь напряжения попарно суммируются, давая два симметричных напряжения амплитуды V/2 на парах зажимов 7 и 8 с отмеченными на фиг. 2 полярностями. Рассматривая аналогичным образом процесс распространения колебаний от источника, подключенного к зажимам 9, получим, что на зажимах 10 напряжение отсутствует, а на зажимах 7 и 3 будут напряжения различакядиеся по фазе на 180 в сравнении с представленными на фиг. 2. Рассмотрим теперь устройства по фиг. 3. При подаче flat зажим 10 симметричного напряжения V, равные волны, этого напряжения распространяются по двум идентичным двухпроводным линиям: одной, образованный наружными поверхностями внешних проводников 1-1 и 1-3, а другой - 1-2 и 1-4. Дойдя до других концов этих линий эти напряжения дают в сумме напряжение 2, которое делится поровну (по V) между линиями с внутренними проводниками 4-1 5-1, 4-2 и 5-2. При этом 9 оказываются эквипотенциальными, напряжение между ними равно нулю и юс можно считать короткоэамкнутыми. Поступив в вышеупомянутые линии равного волногового сопротивления, колебания доходят до их выходов, где они попарно суммируются и выделяются на нагрузках, подключенных к зажимам 7 и 8. Для того, чтобы процесс распро.странения колебаний от генератора к нагрузкам происходил без отражений, волновое сопротивление линий, отходящих от генератора, будет вдвое меньше волнового сопротивления каждой; коаксиальной линии и вчетверо меньше каждого из нагрузочных резисторов, подключаемых к зажимам 7 и 8. Аналогичным образом можно рассмотреть процесс распространения колебаний от генератора, подключенного к зажимЕШ 9. При этсм напряжение на. зажимах 10 равно нулю, а в нагрузках на зажимах 7 и В выделяются напряжения, различающиеся по фазе на 180 в сравнении с полярностями, приведенными на фиг. 3 в случае генератора на зажимах 10. В устройстве по Лиг. 4 процесс, распространения колебаний аналогичен . рассмотренному применительно к фиг.. 3с той разницей, что коэффициент трансФормации от зажимов 10 к зажимам 7 и 8 равен 5/2. При этом для обеспечения полного согласования осуществим вариант, при котором волновое сопротивление каждой двухпроводной линии из проврдникс в 1-1 и 1-5, 1-2 рав ноТг/3, где R - входное сопротивление на зажимах 10.

Волновое сопротивление линий из проводников 1-3 и 1-5, 1-4 и 1-2 составляет 3R/2, волновые сопротивления всех коаксиальньЕс линий равны 4R/9, а сопротивление каждой из нагрузок на зажимах 7 и 8 равно 8R/9.

В общем случае устройства нэ лиг. 1 проводники 1-Л, 1-3.... 1-(2N-1) одной многопроводной линии 2 и проводники 1-2, 1-4 1-2М другой многопроводйой линии 3 образуют трансЛорматорную часть устройства, а проводники 4 и 5 - дифференциальную |часть устройства, ту же, что и коак- сдаальныв линии на фиг. 2-4.

- В результате получаем широкополосный ди«Г)Лерёнциальный тран« о1; латор с двумя парами симметричных входов и с произвольным козФФициентом трансЛ)Орнации.

лормула изобретения

Широкополосный TpaHcf opnaTop, содержащий проврдник, выполненный из

2N послеледовательно соединенных участков, оРъединенных в две многопроводные линии, в первой из которых расположены нечетные участки проводника а во второй - четные его участки, отличающийся тем, что, с целью расширения лункциональных возможностей при сохранении расширенной рабочей полосы частот, введены два дополнительных проводника, каждый из которых выполнен из 2М последовательно соединенных участков, причем в первой многопроводной линии расположены .нечетные участки дополнительных проводников, а во второй четные их участки, при этом начала 5 дополнительных проводников размещены со стороны середины основного проводника, где Ним- целые, числа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 649050, КЛ. Н 01 F 19/04, 1978.