УСТРОЙСТВО СИММЕТРИРУЮЩЕЕ СОГЛАСУЮЩЕЕ

Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована в частности для симметрирования и согласования фидерных трактов коротковолновых передатчиков.
Известно симметрирующее согласующее устройство, описанное в авторском свидетельстве СССР №687499, содержащее корпус, внутри которого на ферритовом сердечнике размещены экранированные отрезки линий передачи, соединенные на несимметричном входе параллельно, а на симметричном выходе -последовательно. К недостаткам данного устройства можно отнести наличие ферритового сердечника, требующего обеспечения принудительного охлаждения при применении устройства для передатчиков средней и большой мощности.
Известны симметрирующие согласующие устройства, свободные от указанного недостатка, в которых ферритовый сердечник исключен из конструкции за счет увеличения количества витков линий передачи. К устройствам такого типа относится симметрирующее устройство по патенту РФ на изобретение №2344521. Данное устройство является наиболее близким к заявленному техническому решению и было принято за прототип.
Прототип содержит корпус, внутри которого размещены линии передачи, которые соединены на несимметричном входе параллельно, а на симметричном выходе - последовательно. Каждая из линий передачи выполнена в виде двух отрезков коаксиального кабеля, экраны которых замкнуты между собой. При этом каждая линия намотана в виде двухслойной цилиндрической спирали с чередованием внутреннего и внешнего витков. В соответствии с предоставленной в патенте информацией прототип обеспечивает симметрирование в диапазоне частот 3…12 МГц с обеспечением коэффициента бегущей волны (КБВ) в фидерном тракте не хуже 0,88. Из теории построения согласующих устройств следует, что данное устройство обеспечивает также согласование с коэффициентом 1:4.
Недостатком прототипа является недостаточно широкая полоса рабочих частот (3…12 МГц), в то время как частотный диапазон, необходимый для функционирования устройства в составе коротковолновых передатчиков, составляет 1,5…30 МГц.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое устройство, является расширение рабочего диапазона частот при сохранении основных рабочих параметров: пропускаемой мощности, качества согласования и симметрирования (оценивается по величине КБВ в фидерном тракте).
Для этого в устройство симметрирующее, содержащее корпус, внутри которого размещены первый и второй отрезки линии передачи, введены третий и четвертый отрезки линии передачи, первая и вторая медные шины, четыре корректирующих конденсатора и балластный резистор, при этом первый, третий и четвертый отрезки линии передачи намотаны на изолированных основаниях в виде катушек без промежутков между витками, а второй отрезок линии передачи уложен на металлическом основании в виде спирали Архимеда, наачало первого проводника первого отрезка линии передачи подключено ко входу устройства, начала второго проводника первого отрезка линии передачи и первого проводника второго отрезка линии передачи соединены друг с другом, при этом концы первых проводников первого и второго отрезков линии передачи соединены с первыми выводами первого и второго конденсаторов соответственно, первые выводы первой и второй медных шин подключены к началам первых проводников третьего и четвертого отрезков линии передачи соответственно, а также ко вторым выводам первого и второго конденсаторов соответственно, а вторые выводы первой и второй медных шин - соответственно к концам вторых проводников третьего и четвертого отрезков линии передачи, начала которых подключены к первому выводу балластного резистора, при этом концы первых проводников третьего и четвертого отрезков линии передачи подключены к первым выводам третьего и четвертого конденсаторов, вторые выводы которых подключены к первому и второму выходам устройства, причем начало и конец второго проводника второго отрезка линии передачи, конец второго проводника первого отрезка линии передачи, а также второй вывод балластного резистора заземлены.
Структурная схема предлагаемого устройства изображена на фиг. 1, при этом начала и концы проводников обозначены буквами «н» и «к» соответственно.
Устройство симметрирующее согласующее содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 отрезки линии передачи, первую 5(1) и вторую 5(2) медные шины, первый 6(1), второй 6(2), третий 6(3) и четвертый 6(4) конденсаторы,
балластный резистор 7, а также вход и первый и второй выходы. Первый 1, третий 3 и четвертый 4 отрезки линии передачи намотаны на изолированных основаниях в виде катушек без промежутков между витками, а второй 2 отрезок линии передачи уложен на металлическом основании в виде спирали Архимеда. Начало первого проводника первого отрезка линии передачи 1 (1) подключено ко входу устройства, начала второго проводника первого отрезка линии передачи 1 (2) и первого проводника второго 2 (1) отрезка линии передачи соединены друг с другом. При этом концы первых проводников первого 1 (1) и второго 2 (1) отрезков линии передачи соединены с первыми выводами первого 6 (1) и второго 6 (2) конденсаторов соответственно. Первые выводы первой 5 (1) и второй 5 (2) медных шин подключены к началам первых проводников третьего 3 (1) и четвертого 4 (1) отрезков линии передачи соответственно, а также ко вторым выводам первого 6 (1) и второго 6 (2) конденсаторов соответственно, а вторые выводы первой 5 (1) и второй 5 (2) медных шин - соответственно к концам вторых проводников третьего 3 (2) и четвертого 4 (2) отрезков линии передачи. Начала вторых проводников третьего 3 (2) и четвертого 4 (2) отрезков линии передачи подключены к первому выводу балластного резистора 7, при этом концы первых проводников третьего 3 (1) и четвертого 4 (1) отрезков линии передачи подключены к первым выводам третьего 6 (3) и четвертого 6 (4) конденсаторов, вторые выводы которых подключены к первому и второму выходам устройства. Причем начало и конец второго проводника второго отрезка 2 (2) линии передачи, конец второго проводника первого отрезка линии передачи 1 (2), а также второй вывод балластного резистора 7 заземлены.
В качестве изолированных оснований могут быть использованы каркасы из фторопласта. В качестве передающих линий могут быть использованы двухпроводные линии или отрезки коаксиальных кабелей. С целью увеличения пропускаемой мощности (до 5 кВт и выше) в качестве передающей линии могут быть использованы сдвоенные отрезки коаксиальных кабелей, экраны которых замкнуты между собой. При этом волновое сопротивление всех отрезков коаксиальных кабелей должно быть одинаково, что удобно для практической реализации устройства.
0
1
2
1
Работает устройство следующим образом. Первый 1 и второй 2 отрезки линии передачи осуществляют переход от несимметричного входа к симметричному выходу. Если исходное напряжение на несимметричном входе имело амплитуду A0=U В и начальную фазу φ=0°, то на концах первых проводников первой и второй линии 2 (1), 2 (2) передач формируются симметричные напряжения с амплитудами A=A=U/2 В, и фазами φ=180°, φ2=0° соответственно. Разный фазовый сдвиг обеспечивается соответствующей конструкцией намотки и длины первого 1 и второго 2 отрезков линии передачи.
Третий отрезок передающей линии 3 совместно с первой медной шиной 5 (1) также как четвертый отрезок передающей линии 4 совместно со второй медной шиной 5 (1) образуют два трансформатора, каждый из которых производит согласование с коэффициентом 1:2.
Таким образом, устройство имеет симметричный выход и осуществляет согласование с суммарным коэффициентом 1:4.
Предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами:
- полоса рабочих частот устройства расширена по сравнению с прототипом и составляет 1,5…30 МГц, что позволяет успешно применять предлагаемое устройство в составе радиопередающих устройств коротковолнового диапазона частот;
- качество согласования повышено по сравнению с прототипом, во всем диапазоне рабочих частот устройства величина КБВ в фидере обеспечивается на уровне не хуже 0,92 (было не хуже 0,88).