 |
Широкополосные трансформаторы с минимальным числом линий
|
|
|
|
Число основных линий и значительный разброс номиналов их волновых сопротивлений можно уменьшить при п ≥5, если использовать в одном ШТЛ составляющие узлы (рис. 1.4.1,а,б ) дуальных схем ШТЛ.
Например, для ШТЛ 1:5 возможны два варианта построения (рис. 1.4.2,а,б). При этом в обоих случаях обе линии первого составляющего узла соединяются по входам параллельно, образуя вход ШТЛ. К крайним выходным зажимам последнего составляющего узла (выход ШТЛ) подключается нагрузка, а два других выходных зажима остаются свободными. Эти граничные условия сохраняются для ШТЛ 1:nс произвольным целым п.
На примере рис. 1.4.2,апоясним принцип определения волновых сопротивлений линий, при которых Г=0. Поскольку в линиях должен быть режим бегущей волны, то амплитуды напряжений и токов на входах и выходах всех линий определяются в соответствии с их соединениями по законам Кирхгофа. При этом нормированное напряжение на входе и ток на выходе равны единице. Поделив нормированные напряжения на соответствующие токи (эти значения указаны на рис. 1.4.2,а), получим искомые нормированные волновые сопротивления всех линий: для основных линий 1/2, 1 и 2, а для ФЛ 1/3, 1 и 3. Отметим, что при выполнении ШТЛ 1:5 для основных линий 1, 2, 3, 4, а для ФЛ 1/4, 1/3, 1/2, 1.
Приведенные варианты ШТЛ 1:5 (рис. 1.4.2,а,б)отличаются тем, что основные и Фазокомпенсирующие линии меняются ролями. Обусловлено это тем, что общая шина переносится с одной группы линий на другую. Если это различие не принимать во внимание (т. е. исключить соединения с общей шиной), то можно обе схемы представить единой топологической схемой (рис. 1.4.2,в). На схеме каждая двухпроводная линия изображается одним отрезком, на котором указаны в порядке следования напряжения бегущей волны и нормированное волновое сопротивление. В кружочках указаны нормированные значения продольных напряжений на проводниках двухпроводных линий, имеющие место либо для верхней группы линии (если они в соответствии с выбранными соединениями с общей шиной являются основными), либо для нижней, когда верхняя группа линий является ФЛ. Стрелки на соединительных проводниках указывают на процесс суммирования напряжения, а точки -на суммирование токов.
|
|
|
Используя рассмотренный принцип построения, можно составить и рассчитать различные варианты схем ШТЛ 1:nс минимальным числом линий для п ≥5. Эти варианты для п = 5,6,...,13 в рассмотренном топологическом изображении. При п = 6,7,8 минимальное число составляющих узлов (см. рис. 1.4.1) равно четырем, а при п= 9, 10, 11, 12, 13 -пяти. При задаваемом числе составляющих узлов всегда существует определенный наибольший коэффициент трансформации для ШТЛ 1:n. Для получения наибольшего п (при заданном числе составляющих узлов) необходимо при каждом соединении составляющих узлов вводить в одну двухпроводную линию последующего узла максимальное напряжение с выхода двухпроводной линии предыдущего узла, а суммарное напряжение с выходов обеих двухпроводных линий предыдущего узла вводить в другую двухпроводную линию последующего узла. При этом на вход каждого последующего узла поступает максимально возможное напряжение. Получаемый ряд наибольших коэффициентов трансформации отвечает последовательности Фибоначчи (без первых ее двух членов, равных единице), для которой каждый последующий ее член равен сумме двух предыдущих. Соответственно имеем ряд наибольших коэффициентов трансформации: 2, 3, 5, 8, 13,...
Широкополосные трансформаторы на линиях типа ±(1:n)с минимальным числом линий, построены по тому же принципу, что и ШТЛ 1:n. При этом использовано аналогичное топологическое изображение, что и для ШТЛ 1:n, только введенная третья цифра означает значение нормированного напряжения на проводниках линий. В качестве примера на рис. 1.4.3 показан ШТЛ ±(1:11). Обеспечивая при каждом соединении составляющих узлов передачу максимально возможной суммы напряжений с выхода предыдущего узла на вход последующего узла, получаем ряд наибольших коэффициентов трансформации при задаваемом числе составляющих узлов. Этот ряд наибольших коэффициентов трансформации, для которого каждый последующий член равен сумме предыдущего и удвоенного значения члена, стоящего перед предыдущим (учитывая, что первых два члена равны единице), имеет вид: 3, 5, 11, 21,...
|
|
|
Альтернативный вариант построения ТШЛ типа ±(1:n) состоит в каскадном подключении к входу ШТЛ ±(1:n) простейшего ШТЛ ±(1:1).
Патентное исследование
Описание изобретения к авторскому свидетельству SU 675455
(61) Дополнение к авторскому свидетельству -
(22) Заявлено 15.04.77 (21) 2474423/24-07 с присоединением заявки № -
(23) Приоритет - Опубликовано 25.07.79. Бюллетень №27 Дата опубликования описания 27.07.79.
(51) М. Кл Н 01 F 19/04
(72) Авторы изобретения С.Е. Лондон и С.В. Томашевич.
(71) Заявитель –
(53) УДК 621.314.26 (088.8)
(54) Широкополосный трансформатор
Изобретение относится к области радиотехники, в частности к высокочастотным симметричным трансформаторам.
Целью изобретения является упрощение конструкций широкополосного трансформатора и повышение его КПД.
Это достигается тем, что в предложенном широкополосном трансформаторе, содержащем две двухпроводные (в частности и коаксиальные) линии 1 и 2 (рис. 1.5.1 и рис. 1.5.2.), размещенные на магнитопроводе 3, входные концы которых соединены между собой, а к выходным концам подключена симметричная относительно обшей шины 4 нагрузка 5, и дополнительную двухпроводную линию 6, размещенную на магнитопроводе 3 рядом с первой из упомянутых линий 1 и подключенную с одного конца к выходу несимметричного относительно обшей шины 4 источника сигнала 7, а с другого конца соединенную параллельно с первой из упомянутых линий 1, внешний проводник дополнительной линии 6 соединен непосредственно по всей длине с внешним проводником первой из упомянутых линий 1, размещенных на магнитопроводе 3, до ее середины, при этом середины внешних проводников линий, размещенных на магнитопроводе, подключены к общей шине.
|
|
|
Описание изобретения к авторскому свидетельству SU 630652
(61) Дополнение к авторскому свидетельству -
(22) Заявлено 03.06.77 (21) 2491969/24-07 с присоединением заявки № -
(23) Приоритет -
(43) Опубликовано 30.10.78. Бюллетень №40
(45) Дата опубликования описания 30.10.78.
(51) М. Кл Н 01 F 19/04
(53) УДК 621.314.225 (088.8)
(72) Авторы изобретения С.Е. Лондон и С.В. Томашевич.
(71) Заявитель –
(54) Широкополосный трансформатор
Изобретение относится к области радиотехники в частности, к конструированию и изготовлению высокочастотных трансформаторов с гальванической развязкой между входом и выходом.
Целью изобретения является упрощение конструкции и увеличение уровня передаваемой мощности.
Широкополосный трансформатор с гальванической развязкой между входом и выходом, содержащий две двухпроводные линии 1 и 2 (например, коаксиальные), размещенные на магнитопроводе 3, начало первого проводника первой линии 1 соединено с концом первого проводника второй линии 2, а начало второго проводника первой линии 1 и конец второго проводника второй линии 2 образуют входные зажимы, к которым подключен источник сигнала 4, и нагрузку 5, отличающейся тем, что, с целью упрощения конструкции и увеличения уровня передаваемой мощности, начало и конец второго проводника одной из упомянутых линий 1 соединены соответственно с началом и концом второго проводника другой линии 2, а между свободными зажимами первых проводников линий подключена нагрузка 5 (рис. 1.5.3).
Описание изобретения к авторскому свидетельству SU 725095
(61) Дополнение к авторскому свидетельству -
(22) Заявлено 30.10.78 (21) 2678590/24-07 с присоединением заявки № -
(23) Приоритет -
(43) Опубликовано 30.03. 80. Бюллетень №12
(45) Дата опубликования описания 30.03.80.
(51) М. Кл Н 01 F 19/04
(53) УДК 621.314.26 (088.8)
(72) Авторы изобретения С.Е. Лондон и С.В. Томашевич.
(71) Заявитель –
(54) Широкополосный трансформатор
Изобретение относится к радиотехнике, в частности к конструированию и изготовлению высокочастотных широкополосных трансформаторов.
|
|
|
Цель изобретения – упрощение устройства.
Широкополосный трансформатор с коэффициентом трансформации, равным целому числу, содержащий проводник 1, состоящий из последовательно соединенных участков, объединенных в две многопороводные линии, в первой из которых расположены не четные участки проводника, а во второй - четные его участки, при этом конец проводника соединен с общей шиной 2, отличающейся тем, что, с целью упрощения устройства, в первую многопорводную линию введен дополнительный проводник, начало которого соединено с общей шиной 2, а число участков основного проводника равно удвоенному значению коэффициента трансформации (рис. 1.5.4).
Описание изобретения к авторскому свидетельству SU 691934
(61) Дополнение к авторскому свидетельству -
(22) Заявлено 10.02.78 (21) 2576772/24-07 с присоединением заявки № -
(23) Приоритет - Опубликовано 15.10. 79. Бюллетень №38 Дата опубликования описания 25.10.79.
(51) М. Кл Н 01 F 19/04
(53) УДК 621.314.26 2(088.8)
(72) Авторы изобретения С.Е. Лондон и С.В. Томашевич.
(71) Заявитель –
(54) Широкополосный трансформатор
Изобретение относится к радиотехнике, в частности к конструированию и изготовлению высокочастотных согласующих трансформаторов.
Целью изобретения является расширение рабочей полосы частот.
1.Широкополосный трансформатор, содержащий обмотку, проводник которой разделен на участки 1 и 2, образующие между собой линии передачи с переменным вдоль линии волновым сопротивлением, отличающийся тем, что, с целью расширения рабочей полосы частот, каждая из линий передачи выполнена из двух ступеней 3-1 и 3-2, равных по длине с разным волновым сопротивлением, постоянным в пределах одной ступени (рис.1.5.5).
2. Трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что участки проводника образуют N двухпроводных линий передачи, соединенных по входам в параллель, а по выходам последовательно между собой и с упомянутыми входами, при этом волновое сопротивление каждой из ступеней, соединенных в параллель, в N+2/N раз меньше волнового сопротивления каждой из ступеней 4-1 и 4-2, соединенных по выходу последовательно (рис. 1.5.6).
Описание изобретения к авторскому свидетельству SU 691934
(61) Дополнение к авторскому свидетельству -
(22) Заявлено 10.05.78 (21) 2618793/24-07 с присоединением заявки № -
(23) Приоритет -
(43) Опубликовано 30.07. 80. Бюллетень №28
(45) Дата опубликования описания 30.07.80.
(51) М. Кл Н 01 F 19/06
(53) УДК 621.317.225 (088.8)
(72) Автор изобретения И.М. Черкашин
(71) Заявитель –
(54) Широкополосный трансформатор
Изобретение относится к электротехнике, в частности к широкополосному трансформатору, предназначенному для согласования транзисторных каскадов с нагрузкой в различных радиотехнических устройствах, в частности радиопередающих устройствах.
|
|
|
Целью изобретения является улучшение характеристик и повышение технологичности изготовления трансформатора.
Широкополосный трансформатор, содержащий ферритовый тороидальный магнитопровод 1 и обмотки 2 (рис.1.5.7), свитые из изолированных проводов в общий жгут, намотанный несколькими витками на тороидальный магнитопровод 2, отличающийся тем, что, с целью улучшения характеристик и повышения технологичности изготовления, в жгуте выполнены отводы 
, 
,…, 
(рис.) из составляющих его проводов через промежутки, величины которых кратны длине витка жгута.
Описание изобретения к авторскому свидетельству SU 1453456
(21) 4196794/24-07
(22) 25.12.86
(46) 23.01.89. Бюллетень №3
(72) Г.И. Невмержицкий, И.М. Симонтов и А.И. Тихонов
(53) 621.314.222 (088.8)
(56) Лондон С.Е. Томашевич С.В. Справочник по высокочастотным трансформаторным устройствам. – М.: Радио и связь, 1984.
(51) М. Кл Н 01 F 19/04
(54) Широкополосный трансформатор
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в широкополосных усилителях и согласующих устройствах.
Целью изобретения является увеличение широкополосности трансформатора.
Широкополосный трансформатор, содержащий ферритовый тороидальный магнитопровод 1 (рис.1.5.8) и три намотанных на нем проводника 3-5, представляющих три длинные линии, отличающиеся тем, что, с целью увеличения широкополосности и уменьшении габаритов, проводники 3-5 намотаны равномерно в плоскости обмотки так, что последний и первый проводники каждых соседних витков, кроме первого и последнего, образуют дополнительную длинную линию.
В процессе анализа патентов не было обнаружено устройств, близких по техническим показателям к требованиям задания дипломного проекта: получение максимально возможной величины коэффициента широкополосности КШ ≈ 6000-10000;
иметь как можно меньшую величину волнового сопротивления ρ, с целью облегчения согласования ТДЛ со стандартной величиной импедансов источников сигнала и нагрузок с сопротивлением RГ = RН=75Ом (или 50Ом);
получение постоянства волнового сопротивления ρ во всем диапазоне частот, но не более стандартных величин;
иметь минимальные габариты, большую эксплуатационную надежность и экономический эффект.
Наиболее близкими оптимальными характеристиками обладает широкополосный трансформатор А.С. № SU 1453456 – Бюл. 3, опубл. 23.01.89, Авт. Г.И. Невмержицкий, И.М. Симонтов, А.И. Тихонов.
2. Разработка и исследование оптимального варианта ТДЛ
Результаты разработки ТДЛ с коэффициентом трансформации «nТР» по R [1:9] или по U [1:3] для усилителей с повышенными требованиями по блокированию.
На основе приведенного обзора технической литературы и проработки патентных источников, для исследования и разработки широкополосного трансформатора, был взят за основу ТДЛ с выполнением обмотки в виде двух одинаковых двухпроводных линий W, каждая с волновым сопротивлением ρ и электрической длиной х (рис.1.1.1а), образующих длинные линии, намотанные на тороидальный ферритовый магнитопровод.
Целью разработки и исследования является расширение рабочей полосы частот трехпроводникового ТДЛ без увеличения его габаритов.
При разработке ТДЛ необходимо ориентироваться на выполнение следующих противоречивых требований:
получение максимально возможной величины коэффициента широкополосности КШ ≈ 6000-10000, для чего необходимо расширять полосу пропускания ТДЛ как «вверх», так и «вниз»;
иметь как можно меньшую величину волнового сопротивления ρ, с целью облегчения согласования ТДЛ со стандартной величиной импедансов источников сигнала и нагрузок с сопротивлением RГ = RН=75Ом (или 50Ом);
получение постоянства волнового сопротивления ρ во всем диапазоне частот, но не более стандартных величин;
иметь минимальные габариты, большую эксплуатационную надежность и экономический эффект.
Коэффициент передачи ТДЛ измеряется по схеме рис.2.1. следующим образом. На вход трансформатора от генератора Г подается фиксированное напряжение ЕГ =100 мВ (точка 1). На входном зажиме 2 измеряется входное напряжение UВХ на нескольких частотах. Выходное напряжение UВЫХ измеряется на нагрузке RН. Результаты измерений заносятся в таблицу.
Для достижения наибольшей полосы рабочих частот в широкополосном трансформаторе должно быть выполнено условие постоянства волнового сопротивления по всей длине линии передачи.
Волновое сопротивление
,
где 
- индуктивность ДЛ при КЗ на выходе; 
- емкость ДЛ при ХХ на выходе; измеряется по схеме рис.3.1
Коэффициент усиления
,
где 
и 
- соответственно действующее значение выходного и входного напряжений усилителя (при частоте 
), измеряется в диапазоне частот по схеме рис.2.1. Экспериментальные данные сводятся в таблицу.
Результаты исследования ТДЛ-1.
Марка магнитопровода К-12; магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=0.33мм; количество витков N=14; межвитковая емкость С=100пФ; межвитковая индуктивность L=0.07мкГн.
Таблица 2.1
| f,МГц | 0,1 | 1 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
| Uвх,мкВ | 50 | 50 | 48 | 43 | 44 | 44 | 42 | 48 | 50 |
| Uвых, мкВ | 150 | 150 | 150 | 145 | 145 | 145 | 145 | 145 | 78 |
| К | 3 | 3 | 3,12 | 3,3 | 3,3 | 3,3 | 3,4 | 3 | 1,6 |
Рис.2.2. Амплитудно – частотная характеристика ТДЛ-1.
Вывод: рабочий частотный диапазон 100кГц – 60МГц
,
что не удовлетворяет условиям, изложенным выше. Возможно, выбор сердечника большего диаметра, например, типа К-20, а также увеличение диаметра провода (D=1,07мм) и уменьшение количества витков до величины N=2,5 даст более лучший результат.
Результаты исследования ТДЛ-2
| f,МГц | 0,1 | 10 | 30 | 50 | 60 | 70 | 80 | 98 | 100 |
| Uвх,мкВ | 40 | 42 | 42 | 38 | 41 | 40 | 40 | 48 | 56 |
| Uвых,мкВ | 122 | 132 | 132 | 114 | 112 | 110 | 110 | 105 | 112 |
| К | 5,5 | 3,14 | 3,14 | 3,0 | 2,73 | 2,75 | 2,75 | 2,18 | 2,0 |
Марка магнитопровода К-20; магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=1,07мм; количество витков N=2,5; межвитковая емкость С=27пФ; межвитковая индуктивность L=0.039мкГн.
Таблица 2.2
Рис.2.3. Амплитудно – частотная характеристика ТДЛ-2.
Вывод: рабочий частотный диапазон 100кГц – 50МГц
,
что не удовлетворяет условиям изложенным выше. Возможно следует уменьшить количество витков до N=2.
Результаты исследования ТДЛ-3
| f,МГц | 0,1 | 10 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
| Uвх,мкВ | 30 | 36 | 39 | 38 | 40 | 42 | 35 | 28 |
| Uвых,мкВ | 90 | 120 | 122 | 120 | 120 | 122 | 100 | 70 |
| К | 3 | 3,3 | 3,12 | 3,16 | 3,0 | 2,9 | 2,86 | 2,5 |
Марка магнитопровода К-20; магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=1,07мм; количество витков N=2; межвитковая емкость С=51пФ; межвитковая индуктивность L=0.03мкГн.
Рис.2.4. Амплитудно – частотная характеристика ТДЛ-3.
Вывод: рабочий частотный диапазон 100кГц – 50МГц
,
что не удовлетворяет условиям изложенным выше. Перейдем на сердечник с меньшей магнитной проницаемостью µ=1000.
Результаты исследования ТДЛ-4
| f,МГц | 0,1 | 1 | 10 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
| Uвх,мкВ | 13 | 46 | 46 | 45 | 45 | 46 | 49 | 50 | 47 | 44 |
| Uвых,мкВ | 40 | 132 | 140 | 135 | 130 | 128 | 128 | 118 | 105 | 72 |
| К | 3 | 2,86 | 3,04 | 3 | 2,88 | 2,78 | 2,61 | 2,36 | 2,23 | 1,64 |
Марка магнитопровода К-16; магнитная проницаемость µ=1000; диаметр проводника D=1,07мм; количество витков N=2; межвитковая емкость С=62пФ; межвитковая индуктивность L=0.029мкГн.
Таблица 2.4
Рис.2.5. Амплитудно – частотная характеристика ТДЛ-4.
Вывод: однако спад АЧХ на 30-60МГц во всех вариантах побуждает искать иной выход. Очевидно внутриобмоточная проходная емкость (особенно первичной обмотки) ограничивает частотный диапазон «сверху». Поэтому исследуем вариант трех отдельных ТДЛ с двойными проводами по схеме рис.2.6.
Результаты исследования ТДЛ-5
| f,МГц | 0,1 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
| Uвх,мкВ | 40 | 47 | 46 | 46 | 46 | 46 | 46 | 47 | 49 | 50 | 50 |
| Uвых,мкВ | 125 | 148 | 142 | 140 | 138 | 133 | 140 | 127 | 125 | 120 | 112 |
| К | 3,12 | 3,15 | 3,08 | 3,04 | 3,0 | 2,9 | 3,04 | 2,7 | 2,55 | 2,4 | 2,24 |
Марка магнитопровода К-12; магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=0,54мм; количество витков N=5; межвитковая емкость С=9,4пФ; межвитковая индуктивность L=0.067мкГн.
Таблица 2.5
Рис.2.7. Амплитудно – частотная характеристика ТДЛ-5.
Вывод: рабочий частотный диапазон 100кГц – 60МГц
,
что не удовлетворяет условиям изложенным выше. Возможно следует уменьшить количество витков до N=4.
Результаты исследования ТДЛ-6
| f,МГц | 0,1 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
| Uвх,мкВ | 36 | 47 | 46 | 46 | 46 | 46 | 46 | 46 | 46 | 48 | 49 |
| Uвых,мкВ | 112 | 142 | 140 | 138 | 132 | 130 | 128 | 120 | 120 | 115 | 112 |
| К | 3,11 | 3,02 | 3,04 | 3,0 | 2,9 | 2,82 | 2,8 | 2,6 | 2,6 | 2,4 | 2,28 |
Марка магнитопровода К-12; магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=0,54мм; количество витков N=4; межвитковая емкость С=10,5пФ; межвитковая индуктивность L=0.072мкГн.
Рис.2.8. Амплитудно – частотная характеристика ТДЛ-6.
Вывод: рабочий частотный диапазон 100кГц – 30МГц
,
что не удовлетворяет условиям изложенным выше. Попробуем уменьшить диаметр провода D=0,33мм и увеличить количество витков до N=7.
Результаты исследования ТДЛ-7
| f,МГц | 0,1 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
| Uвх,мкВ | 45 | 48 | 47 | 46 | 47 | 47 | 47 | 46 | 47 | 48 | 49 |
| Uвых,мкВ | 140 | 148 | 145 | 140 | 138 | 135 | 130 | 120 | 115 | 110 | 105 |
| К | 3,11 | 3,08 | 3,08 | 3,04 | 2,94 | 2,87 | 2,76 | 2,6 | 2,44 | 2,29 | 2,14 |
Марка магнитопровода К-12; магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=0,33мм; количество витков N=7; межвитковая емкость С=21,5пФ; межвитковая индуктивность L=0.045мкГн.
Рис.2.9. Амплитудно – частотная характеристика ТДЛ-7.
Вывод: рабочий частотный диапазон 100кГц – 30МГц
,
что неудовлетворяет условиям изложенных выше. Возможно, уменьшение количества витков до N=5, даст лучший результат.
Результаты исследования ТДЛ-8.
| f,МГц | 0,1 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
| Uвх,мкВ | 42 | 47 | 47 | 46 | 47 | 47 | 48 | 48 | 48 | 49 | 50 |
| Uвых,мкВ | 130 | 140 | 140 | 138 | 135 | 130 | 128 | 120 | 145 | 112 | 110 |
| К | 3,09 | 2,97 | 2,97 | 3 | 2,87 | 2,76 | 2,66 | 2,5 | 2,4 | 2,28 | 2,2 |
Марка магнитопровода К-12; магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=0,33мм; количество витков N=5; межвитковая емкость С=24,6пФ; межвитковая индуктивность L=0.042мкГн.
Рис.2.10. Амплитудно – частотная характеристика ТДЛ-8.
Вывод: так как увеличение числа витков с N=5 до N=7 дает улучшения передачи, следовательно при одинаковых сердечниках длина выводов при 5 витках соизмерима с длиной ДЛ, а при одинаковом числе витков лучшие результаты дает увеличение диаметра провода с 0.33мм до 0.54мм. Попробуем N=7, D=0,54мм на кольце К-12.
Результаты исследования ТДЛ-9
| f,МГц | 0,1 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
| Uвх,мкВ | 48 | 48 | 48 | 47 | 46 | 47 | 46 | 44 | 44 | 45 | 45 |
| Uвых,мкВ | 150 | 152 | 150 | 145 | 142 | 137 | 135 | 132 | 125 | 120 | 115 |
| К | 3,12 | 3,16 | 3,12 | 3,08 | 3,08 | 2,9 | 2,93 | 3 | 2,84 | 2,66 | 2,55 |
Марка магнитопровода К-12; магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=0,54мм; количество витков N=7; межвитковая емкость С=24,6пФ; межвитковая индуктивность L=0.042мкГн.
Рис.2.11. Амплитудно – частотная характеристика ТДЛ-9.
Вывод: рабочий частотный диапазон 100кГц – 70МГц
,
что неудовлетворяет условиям изложенных выше. Возможно, следует увеличить диаметр провода до 0.84мм на кольце К-16 (µ=1000).
Результаты исследования ТДЛ-10
| f,МГц | 0,1 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
| Uвх,мкВ | 46 | 46 | 45 | 42 | 39 | 38 | 29 | 30 | 37 | 46 | 50 |
| Uвых,мкВ | 145 | 150 | 145 | 142 | 139 | 130 | 88 | 76 | 83 | 70 | 54 |
| К | 3,15 | 3,26 | 3,22 | 3,38 | 3,56 | 3,42 | 3,03 | 2,53 | 2,24 | 1,52 | 1,08 |
Марка магнитопровода К-16; магнитная проницаемость µ=1000; диаметр проводника D=0,84мм; количество витков N=7; межвитковая емкость С=27пФ; межвитковая индуктивность L=0.0264мкГн.
Рис.2.12. Амплитудно – частотная характеристика ТДЛ-10.
Вывод: рабочий частотный диапазон 100кГц – 85МГц
,
что неудовлетворяет условиям изложенных выше. Применение схемы с тремя отдельными ТДЛ рис.2.6. особых результатов не принесло. Появляется необходимость внести некоторые изменения в конструкцию ТДЛ. Используем другую схему широкополосного трансформатора рис.2.13. в виде трех симметричных длинных линий, равномерно намотанных на тороидальный магнитопровод, причем третьим проводником длинной линии служит экранированная проводящая оплетка.
Результаты исследования ТДЛ-11 (в экране).
| f,МГц | 0,01 | 0,1 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
| Uвх,мкВ | 42 | 44 | 48 | 46 | 43,5 | 41 | 37 | 29 | 26 | 26 | 29 | 29 |
| Uвых,мкВ | 126 | 140 | 150 | 148 | 145 | 140 | 118 | 94 | 90 | 84 | 70 | 54 |
| К | 3,02 | 3,18 | 3,12 | 3,21 | 3,33 | 3,41 | 3,19 | 3,24 | 3,46 | 3,23 | 2,41 | 1,86 |
Марка магнитопровода К-12; магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=0,54мм; количество витков N=6; межвитковая емкость С=27,8пФ; межвитковая индуктивность L=0.035мкГн; 
ЭКР=12см.
Особенностью трансформатора является его обмотки в виде трех симметричных длинных линий, равномерно намотанных на тороидальный магнитопровод, причем третьим проводником длинной линии служит экранированная проводящая оплетка.
Рис.2.14. Амплитудно – частотная характеристика ТДЛ-11.
Вывод: рабочий частотный диапазон 10кГц – 85МГц
,
что удовлетворяет условиям изложенным выше. С целью увеличения КШ используем провод меньшего сечения D=0,33мм; N=7; 
ЭКР=10см.
| f,МГц | 0,01 | 0,1 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
| Uвх,мкВ | 42 | 47 | 50 | 47 | 42 | 40 | 26 | 24 | 20 | 19,5 | 23,5 | 28 |
| Uвых,мкВ | 126 | 145 | 150 | 145 | 140 | 130 | 82 | 74 | 61 | 50 | 40 | 30 |
| К | 3,02 | 3,09 | 3,0 | 3,08 | 3,33 | 3,25 | 3,15 | 3,08 | 3,05 | 2,55 | 1,7 | 1,07 |
Марка магнитопровода К-12; магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=0,33мм; количество витков N=7; межвитковая емкость С=29,3пФ; межвитковая индуктивность L=0.043мкГн; ЭКР=10см.
Рис.2.15. Амплитудно – частотная характеристика ТДЛ-12.
Вывод: уменьшение диаметра провода и длины экранирующей оплетки ожидаемых результатов не принесло КШ=7000. Поэтому снова увеличим диаметр провода до ЭКР=2см.
Результаты исследования ТДЛ-13
| f,МГц | 0,01 | 0,1 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
| Uвх,мкВ | 32 | 34 | 45 | 44 | 41 | 30 | 24 | 21,5 | 18,5 | 23 | 28 | 33 |
| Uвых,мкВ | 96,4 | 105 | 145 | 148 | 140 | 110 | 84 | 74 | 60 | 58 | 44 | 32 |
| К | 3,02 | 3,08 | 3,22 | 3,36 | 3,41 | 3,33 | 3,5 | 3,44 | 3,24 | 2,52 | 1,57 | 1,03 |
Марка магнитопровода К-12; магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=0,54мм; количество витков N=7; межвитковая емкость С=29,3пФ; межвитковая индуктивность L=0.043мкГн; 
ЭКР=2см.
Рис.2.16. Амплитудно – частотная характеристика ТДЛ-13.
Вывод: рабочий частотный диапазон 10кГц – 75МГц
,
что удовлетворяет условиям изложенным выше. Для увеличения КШ увеличим длину экранирующей оплетки ЭКР=11см.
Результаты исследования ТДЛ-14
| f,МГц | 0,01 | 0,1 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
| Uвх,мкВ | 42 | 46 | 50 | 47 | 43 | 41,5 | 37,5 | 21,5 | 23,5 | 24 | 26,5 | 29 |
| Uвых,мкВ | 126 | 140 | 152 | 150 | 148 | 140 | 115 | 80 | 84 | 80 | 68 | 48 |
| К | 3,0 | 3,04 | 3,04 | 3,2 | 3,44 | 3,37 | 3,06 | 3,72 | 3,57 | 3,33 | 2,56 | 1,65 |
Марка магнитопровода К-12; магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=0,54мм; количество витков N=6; межвитковая емкость С=29,3пФ; межвитковая индуктивность L=0.043мкГн; 
ЭКР=11см.
Рис.2.17. Амплитудно – частотная характеристика ТДЛ-14.
Вывод: с увеличением длины экранирующей оплетки до 
ЭКР=11см диапазон рабочих частот расширился до
.
Результаты исследования ТДЛ-15
| f,МГц | 0,01 | 0,1 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
| Uвх,мкВ | 50 | 50 | 49 | 48 | 46 | 44 | 39 | 37,5 | 38 | 42 |
| Uвых,мкВ | 150 | 150 | 155 | 150 | 150 | 145 | 135 | 115 | 108 | 92 |
| К | 3,0 | 3,0 | 3,16 | 3,12 | 3,26 | 3,29 | 3,46 | 3,06 | 2,84 | 2,19 |
Марка магнитопровода К-20; магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=0,84мм2; количество витков N=6; межвитковая емкость С=93пФ; межвитковая индуктивность L=0.03мкГн.
Рис.2.18. Амплитудно – частотная характеристика ТДЛ-15.
Таким образом, в результате проработки 15ти вариантов широкополосных трансформаторов были выявлены наилучшие характеристики у ТДЛ-11 (КШ=8500) и ТДЛ-14 (КШ=8500) максимально удовлетворяющие требованиям технического задания.
Вывод: в результате исследований появилась необходимость выявить оптимальное решение между µ сердечника и количеством витков W, технологию намотки (плоская, скручиваемая, намотанная). Также получены следующие рекомендации по намотке ТДЛ:
Для расширения диапазона рабочих частот «вверх» - число витков должно быть минимальным, а сердечник – с меньшим диаметром.
ρ≈50 Ом (т.е. больший диаметр провода D≈0.52-1мм).
µ сердечника – максимальное.
Для расширения диапазона «вниз» µ необходимо снижать, а диаметр сердечника увеличивать.
Чем больше скруток, тем меньше ρ.
Чем толще провод, тем меньше ρ.
3. Анализ и исследование оптимального варианта ТДЛ
В общем решении задачи синтеза широкополосных трансформирующих цепей без потерь, служащих для согласования активных сопротивлений, можно выделить два этапа. Первый из них состоит в установлении принципа построения трансформатора, позволяющего определить его схемную структуру. Второй этап заключается в отыскании элементов цепи (значений индуктивностей и емкостей, волновых сопротивлений и длин линий). Во всех случаях для упрощения численных расчетов, повышения их точности и выявления общих закономерностей целесообразно установить пути аналитического определения возможно большего числа параметров.
Для дальнейшего исследования выбираем широкополосный трансформатор ТДЛ-11 и ТДЛ-14 поскольку они показали наилучшие характеристики. Критерием выбора послужил КШ=8500.
Как известно, для достижения наибольшей полосы рабочих частот в широкополосном трансформаторе должно быть выполнено условие постоянства волнового сопротивления по всей длине линии передачи.
Волновое сопротивление ТДЛ-11:
(3.1)
Волновое сопротивление ТДЛ-11:
(3.2)
Рассмотрим ТДЛ 1:3, нагруженный на входе и выходе (рис. 3.1). Для
|
|
|
