ШИРОКОПОЛОСНЫЙ СОГЛАСУЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР

Настоящая полезная модель относится к электрическим преобразователям, а точнее к автотрансформаторам, предназначенным для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты, например, для питания электроприборов различного назначения.
В литературе [1] рассмотрены различные аспекты построения согласующих трансформаторов.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является высокочастотный широкополосный согласующий автотрансформатор по патенту РФ на полезную модель №118084, принятый за ближайший аналог (прототип). Прототип содержит ферритовый магнитопровод и токопроводящую обмотку, имеющую выводные концы для подключения электропитания и отводы для подсоединения энергопотребителя. Магнитопровод выполнен тороидальной формы в виде ферритовых колец, равномерно расположенных по окружности, сквозь которые проходит токопроводящая обмотка из медной ленты, навитая в виде спирали с зазорами между витками. При этом минимум два витка вторичной обмотки связаны между собой с изменением порядка соединения витков. В прототипе число витков первичной и вторичной обмоток и порядок соединения витков определяется в зависимости от заданного коэффициента трансформации k и заданной величины коэффициента бегущей волны (КБВ) в тракте, а ширина медной ленты и величина зазоров между витками определяется в зависимости от заданной номинальной мощности и КБВ.
Прототип позволяет производить согласование по сопротивлению в соответствии с выражением:
вх
где W - входное сопротивление, Ом;
вых
W - выходное сопротивление, Ом;
k - коэффициент трансформации.
При этом частотный диапазон, в котором прототип позволяет обеспечить требуемый уровень точности согласования, составляет 3…30 МГц. На практике при работе согласующего устройства в составе радиопередающих устройств коротковолнового диапазона требуется обеспечить работоспособность устройства в диапазоне частот 1,5…30 МГц.
Основной задачей, на решение которой направлено предлагаемое устройство, является расширение полосы рабочих частот устройства в низкочастотной области рабочего диапазона.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в широкополосном согласующем трансформаторе, содержащем ферритовый магнитопровод и токопроводящую обмотку, имеющую входной и выходной зажимы, магнитопровод выполнен в виде двух полых цилиндров, каждый из которых образован ферритовыми кольцами с воздушными зазорами между ними, причем цилиндры объединены витком медной ленты. Токопроводящая обмотка, состоящая из первого и второго коаксиальных кабелей, намотана на магнитопровод в одном направлении. При этом внутренние проводники начала первого и второго кабелей соединены соответственно с концами внутренних проводников второго и первого кабелей, а внешние проводники начала первого и второго кабелей соединены между собой. Внешние проводники конца перового и второго кабелей соединены соответственно с общей шиной и входным зажимом, а внешний проводник второго кабеля соединен с выходным зажимом. При этом для предлагаемого устройства обеспечиваемый коэффициент трансформации определяется по формуле:
где: N - суммарное число витков обмотки первого и второго кабелей;
0
N - число витков обмотки второго кабеля между входным и выходным зажимами.
Схема (вид сверху) предлагаемого устройства представлена на фиг. 1, при этом начала первого и второго кабелей обозначены точкой.
Широкополосный согласующий трансформатор содержит ферритовый магнитопровод 1 и токопроводящую обмотку 2, имеющую входной и выходной зажимы. Магнитопровод выполнен в виде двух полых цилиндров 1 (1) и 1 (2), каждый из которых образован ферритовыми кольцами с воздушными зазорами между ними, причем цилиндры объединены витком медной ленты 3. Токопроводящая обмотка, состоящая из первого 2 (1) и второго 2 (2) коаксиальных кабелей, намотана на магнитопровод 1 в одном направлении. При этом внутренние проводники начала первого 2 (1) и второго 2 (2) кабелей соединены соответственно с концами внутренних проводников второго 2 (2) и первого 2 (1) кабелей, а внешние проводники начала первого 2 (1) и второго 2 (2) кабелей соединены между собой. Внешние проводники конца перового 2 (1) и второго 2 (2) кабелей соединены соответственно с общей шиной и входным зажимом, а внешний проводник второго 2 (2) кабеля соединен с выходным зажимом.
В предлагаемом устройстве тип используемого коаксиального кабеля выбирается исходя их требуемого волнового сопротивления и величины пропускаемой мощности. В частности, для получения необходимых параметров может быть использовано параллельное соединение нескольких кабелей. При регулировке автотрансформатора возможна установка корректирующих емкостей на входной и выходной зажимы.
вх
вых
вх
Устройство работает следующим образом. На входной зажим устройства с волновым сопротивлением W подается сигнал, который, распространяюсь по токопроводящей обмотке, с минимальными потерями передается на выходной зажим с волновым сопротивлением W=W·k. Требуемый коэффициент трансформации к обеспечивается соответствующим выбором суммарного числа витков обмотки первого и второго кабелей и точки расположения выходного зажима.
Предлагаемое устройство по сравнению с устройством-прототипом обладает следующими преимуществами:
- коэффициент перекрытия по частоте увеличен с 10 до 20 (полоса рабочих частот расширена до 1,5…30 МГц);
- уменьшены габаритные размеры, при этом повышена вибропрочность конструкции.
Список литературы:
1. Лондон С.Е., Томашевич С.В. Справочник по высокочастотным трансформаторам, М., Радио и связь, 1984