Устройство сложения мощностей генераторов электрических колебаний Советский патент 1982 года по МПК H03H7/48 

(5) УСТРОЙСТВО СЛОЖЕНИЯ МОЩНОСТЕЙ ГЕНЕРАТОРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

I

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться, например, для сложения мощностей произвольного числа генераторов электрических колебаний с симметричными относительно общей шины выходами в общую нагрузку, или для деления мощности одного генератора между несколькими нагрузками.

Известно устройство сложения мощностей генераторов электрических колебания, содер ха1цее N симметричных относительной общей шины генераторов N четырехпроводных линий, 2N развязывающих резисторов и общую нагру зку 1.

Однако известное устройство имеет ограниченную рабочую полосу частот, поскольку для обеспечения достаточно низкой нижней рабочей частоты, двухпроводные линии необходимо наматывать на магнитопроводы с большим числом витков, что приводит к увеличению длин, двухпроводных линий и соответственно к ухудшению характеристик устройства в области верхних частот (снижение верхней граничной частоты и КПД).

Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия.

Для этой цели в устройстве сложения мощностей генераторов электрических колебаний, содержащем N симметричных относительно общей шины генераторов, N четырехпроводных линий, 2N развязывающих резисторов и общую нагрузку 1-ый генератор, где ,2..., Н, включен между началом первого проводника -ой четырехпроводной линии и началом четвертого проводника (1+1)-ой четырехпроводной линии, общая нагрузка включена между объединенными началами вторых проводников всех четырехпроводных линий и объединенными началами третьих проводников всех четырехпроводных линий i-ый развязывающий резистор подклю393

чен между концами первого и третьего проводников, (N -1-)ь1Й развязывающий резистор - между концами второго и четоертого проводников i-ой четырехпроводной линии, при этом концы третьего и второго проводников i-ой четырехпрозодной линии соединены с концами соответственно четвертого и первого проводников (|+1)ой четырехпроводной линии, причем при принимают

В каждой четырехпроводной линии первый и четвертый проводники расположены в плоскости симметрии между вторым и третьим проводниками. которые расположены в плоскости симметрии между первым и четвертым проводникам.

На фиг.1 приведена электрическая принципиальная схема предложенного устройства для двух генераторов (); на фиг. 2 электрическая приницпиальная схема для N числа генераторов.

Устройство (фиг.1) содержит генераторы 1,1 и 1,2, общую нагрузку 2 развязывающие резисторы 3.1 и 3.2, две четырехпроводных Г1инии .1 и

5.1,содержащие проводники 4, 1 1,

k, .2, 4,1,3, ,1.4 и 5,2.1., Н , 2, 2 . h,2,3, i.2.k.

Устройство работает следующим образом.

Пусть относительные фазы генераторов 1.1 и 1,2 (фиг.1; таковы, что полярность напряжения на проводнике .1.1 положительная от генератора

1.2,а на проводнике k,1,k отрицательная от генератора 1.1,

Соответственно полярность напряженил на проводнике 4,2.4 будет отрицательная от генаратора 1.2, а на проводнике ,2.1 будет положительмая от генератора 1,1. В результате мы получим, что к проводникам 4.1.1 и k., приложено напряжение от генератора 1.1 и 1.2, и такое же напряжение приложено к аналогичным проводникам .2,1 и .2,. Поскольку по отношению к проводникам .1.1 и :, 1 проводники .1.3 и А,1.2 располагается в плоскости нулевого потенциала в плоскости симметрии), то в них колебания не наводятся, Аналогичное положение справедливо и для проводникав 4.2,3 и ), 2 , 2 по отношению к проводникам ,2,1 и 4.2. в которые поступают колебания. Таким образом, колебания поступающие в линии из проводников ( ii. 1 . 1 и 4. 1 . i} (-1.2.1 и |.2.- начнут распространяться по направлению к развязывающи резисторам 3.1 и 3.2. (1ройдя по линиям указанных проводников k колебания на оба развязывающего резистора 3.2 поступают поло); ительной полярности, а на оба зажима развязывающего резистора 3.1 - отрицатель ной полярности. Стало быть эти развязываюи|ие резистЪры не участвуют в работе, а колебания продолжают распространяться далее перейдя от проводников (1.1.1 и 4.1.4) в проводники 4.2,.3 и 4.2.2, которые располагаются, как указывалось ранее,

в плоскости симметрии f плоскости

нулевого потенциала) проводников,

4,2.1 и 4.2.4, Соответственно колебания из проводников 4.2,1 и 4,2.4 поступят в проводники 4.1.3 и 4.1.2 которые располагаются в плоскости нулевого потенциала проводников (4, 1 , 1 и 4, 1 .4) , Ввиду отсутствия взаимного влияния между проводниками 4 четырехпроводных линий колебания будут распространяться в направлении нагрузки 2. К ней колебания подходят синфазно и поэтому мощности их суммируются в этой нагрузке 2. Величина ее сопротивления выбирается вдвое меньшей волнового сопротивления четырехпроводных линий, по которым распространяются колебания, и поэтому все четырехпроводные линии оказываются нагруженными на сво волновые сопротивления, т.е. согласованными ,

Если теперь поменять полярность одного из генераторов 1.1 или 1.2, то проводники 4.1.1 и 4.1.4 окажутся эквипотенциальн1)1мй, пусть положительного потенциала, а проводники 4.2.1 и к 2.4 также эквипотенциальны, но отрицательного потенциала. Нагрузка 2 в этом случае короткозамкнута, колебания начинают распространяться, по одной четырехпроводной линии, образованной соединенными вместе проводниками 4.1.1 с 4.1,f и f.1.3 с 4,1.2и по другой четырехпроводной линии, образованной соединенными вместе проводниками 4.2J с 4.2.4 и 4.2.3 с 4.2.2. Обе эти четырехпроводные линии оказываются соединенными между собой последовательно,со стороны генераторов 1,1 и 1.2 и параллельно со стороны развязывающих резисторов 3.

и 3.2. Тем самым, по отношению к этим развязывающим резисторам образуется симметричный трансформатор с коэффициентом трансформации равным двум. Выбирая величину развязывающих резисторов 3.1 и 3.2, получим также согласованный работы трансформатора и частотно-независимое согласованное сопротивление нагрузки для генераторов 1.1 и 1.2.

Поскольку для обоих режимов генераторов 1.1 и 1.2 Они работают на одно и то же сопротивление, то эти генераторы 1.1 и 1,2 полностью coi- ласованы и развязаны, а наличие k-) проводников обеспечивает существенно большую шунтирующую индуктивность для области нижних частот.

В результате получаем устройство сложения мощностей двух генераторов электрических колебаний, которое полностью согласовано и развязано по двум входам с расширенной полосой частот за счет увеличения числа витков вдвое (без увеличения габарита) при сохранении независимого распространения колебаний по линиям.

В устройстве (фиг.2) реализован принцип взаимонезависимости распространения колебаний по двум линиям, совмещенным в четырехп-роводную линию, применительно к суммированию мощности произвольного числа генераторов.

Для доказательства того, что генераторы 1.1-1.N развязаны между собой, следует оставить работающим любой один из них и рассмотреть процесс прохождения колебаний к зажимам других генераторов, где подключены вместо них номинальные сопротивления. В силу симметрии устройства анализ проще всего провести стандартной процедурой, представляя работающий генератор в виде генераторов с уменьшенной в N раз амплитудой, а на других входах, включая такое же количество генераторов, но с фазами, дающими в сумме ноль. В результате воздействия каждой группы парциальных источников их мощность не поступает в нагрузку 2, а полностью рассеивается в развязывающих резисторах, обеспечивая близкое к согласованному, сопротивление нагрузки 2 для каждого генератора. Тем самым обеспечивается высокая развязка между генераторами. Численно она

такая же, как и у прототипа, при равной длине линий от каждого генератора до общей нагрузки 2. Однако за счет того, что в предложенном устройстве шунтирующая индуктивность определяющая нижнюю граничную частоту, будет существенна большей,соответственно длина линий может быть уменыиена -и, следовательно, развязка станет большей, и существенно.

Технико-экономическая эффективость предлагаемого устройства состоит в существенном расширении рабоего диапазона частот, по сравнению известным в два раза.

Формула изобретения 1 . Устройство сложения мощностей генераторов электрических колебаний , содержащее N симметричных относительно общей шины генераторов, N четырехпроводных линий, 2N развязывающих резисторов и общую нагрузку, отличающееся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного

действия , -ый генератор,где i 1,2..N , включен между началом первого проводника i-ой четырехпроводной линии,у

и началом четвертого проводника (1+1)-ой четырехпроводной линии бщая нагрузка включена между объединенными началами вторых проводников всех четырехпроводных линий и объединенными началами третьих проп водников всех четырехпроводных линий 1-ый развязывающий резистор подключен между концами первого и третьего проводников, а (М-ь)-ый развязывающий резистор - между концами второго и четвертого проводников -ой четырехпроводной линии, при этом концы третьего и второго проводников 1-ой чеырехпроводной линии соединены с концами соответственно четвертого и первого проводников ( )-ой четырехроводной линии, причем при принимают .

2. Устройство псэ п. 1 , о т л ичающееся тем, что, в кaждo i четырехпроводной линии первый и четвертый проводники расположены в плоскости симметрии между вторым и третьим проводниками, которые распо ожены в плоскости симметрии между первым и четвертым проводниками.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство по заявке К 2727532/18-09. , л. Н 03 Н , 15.12.79.

Ф1ег.1