ДВУХШЛЕЙФНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

Полезная модель относится к радиотехнике и предназначена для использования в антенно-фидерных трактах различного назначения.
Из описания полезной модели к патенту RU 89768 U1 с приоритетом от 29.07.2009 известен датчик модуля коэффициента отражения, в котором используется трансформатор в виде длинной линии, которая оптимизирована по волновому сопротивлению и длине основной линии связи и сопротивлению нагрузки детекторной секции.
Недостатком этого трансформатора является то, что он имеет большую длину, увеличивающую габариты устройства.
1
2
T
Известен четвертьволновый трансформатор, используемый для согласования двух линий с разными волновыми сопротивлениями Z и Z (см. книгу, И.В.Лебедев, Техника и приборы СВЧ, М., «Высшая школам, 1970 г., с.218). Трансформатор представляет собой четвертьволновый отрезок линии с волновым сопротивлением Zравным .
T
1
2
Недостатком данного трансформатора является то, что для его изготовления требуется специальная третья линия с волновым сопротивлением Z отличным от двух стандартных сопротивлений согласуемых линий Z и Z.
Известен также двухшлейфный трансформатор полных сопротивлений (см.1., С.224, рис.7.30, а) для согласования комплексной нагрузки с линией, имеющей волновое сопротивление Z. Трансформатор представляет собой отрезок линии с таким же волновым сопротивлением Z и длиной L, на концах которой включены параллельные короткозамкнутые шлейфы. Реактивная проводимость шлейфа изменяется путем перемещения короткозамыкающих мостиков вдоль шлейфов.
Данный трансформатор выбран в качестве прототипа.
Однако данный трансформатор имеет сложную конструкцию из-за использования подвижных короткозамыкающих мостиков.
1
2
Задачей полезной модели является создание простого по конструкции двухшлейфного трансформатора для согласования двух линий с разными волновыми сопротивлениями Z и Z.
Поставленная задача решается тем, что предложен двухшлейфный трансформатор, состоящий из трех частей - отрезка линии передачи и двух перпендикулярных к нему шлейфов на его входе и выходе, при этом отрезок линии передачи включен между высокочастотными линиями с разными волновыми сопротивлениями и имеет волновое сопротивление равное волновому сопротивлению линии с меньшим волновым сопротивлением, и длиной равной четверти рабочей длины волны, причем шлейфы изготовлены с тем же волновым сопротивлением, что и отрезок линии передачи, а длина шлейфов определяется из соотношений:
для разомкнутых шлейфов:
1XX
1
T
2XX
2
T
L=λ/2πatan(BZ); L=λ/2πatan(BZ);
для короткозамкнутых шлейфов:
1КЗ
1
T
2КЗ
2
T
L=λ/2πacotan(BZ); L=λ/2πacotan(BZ), где
; ;
2
1
T
2
Z>Z; Z=Z;
1
2
Z и Z волновые сопротивления соответственно входной и выходной линий;
T
Z - волновое сопротивление линий трансформатора и шлейфов;
1
2
B, B - входные проводимости входного и выходного шлейфов;
λ - рабочая длина волны.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где приведена электрическая схема трансформатора, выполненная на коаксиальной линии с обозначением волновых сопротивлений и длин линий, трансформатора и шлейфов.
1
2
T
1
2
На чертеже показаны: 1 - входная линия передачи с волновым сопротивлением Z, 2 - выходная линия с волновым сопротивлением Z, 3 - трансформатор с волновым сопротивлением Z, 4 - шлейф с длиной L, 5 - шлейф с длиной L.
1
2
1
2
1XX
2XX
T
2
1XX
2XX
1
Пример. Рассмотрим согласование двух стандартных линий с волновыми сопротивлениями Z=75 Ом и Z=50 Ом. Выбираем волновое сопротивление трансформатора равным меньшему из сопротивлений линий Z=Z=50 Ом, а длину L равную четверти длины волны L=0,25λ. Определяем по вышеприведенным соотношениям длины разомкнутых шлейфов на входе и выходе трансформатора L=0,07λ; L=0,098λ. В результате получаем двухшлейфный трансформатор, в котором линия трансформатора и оба шлейфа изготовлены из коаксиального кабеля со стандартным волновым сопротивлением Z=Z=50 Ом с расчетными длинами L=0,25λ, L=0,07λ, L=0,098λ, полученными по вышеприведенным соотношениям. Здесь обеспечивается согласование входной линии Z с КСВН менее 1,1 в полосе частот 10%.
1
2
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является то, что она позволяет реализовать простой по конструкции коаксиальный двухшлейфный трансформатор для согласования двух линий с разными волновыми сопротивлениями Z и Z., при этом не требуются ни короткозамыкающие мостики, ни поршни.