книги / Трансформаторы в цепях согласования и сложение мощностей радиочастотных генераторов

Так как = V гг. = 0, то концы проводов 2Ь 2\ (рис. 1.65) могут быть надежно соединены с землею (корпусом) устройства.

Используя символику обозначения двухобмоточного транс­ форматора, ТЛ по схеме рис. 1.65 можно поставить в соответствие электрическую схему рис. 1.66.

Продольные напряжения на обмотках в схеме рис. 1.66:

кой же одиночно расположенной обмотки. Следовательно, можно считать Хмр я 4Ьр\ я 81м, т. е. результирующая индуктивность на-

магничивания устройства Ьт приведенная к источнику сигнала Е, оказывается в 8 раз больше индуктивности намагничивания оди­ ночно расположенной обмотки трансформатора, входящего в состав устройства.

Из условияуАТвх = усоХцр » у- 8со1м, используя полученное выше при анализе устройства с использованием уравнений связанных ли­

щем кольцевом ферритовом сердечнике. При этом обмотки, обра­ зуемые проводами 1, 2 и 1', 2', должны быть намотаны с учетом полярности продольных напряжений (см. подробнее п. 1.2.6). Ре­ зультирующая индуктивность намагничивания при размещении от­ резков на общем магнитопроводе определяется одной обмоткой из четырех последовательно включенных катушек. Если катушки с сердечниками считать одинаковыми при размещении на раздельных и общем магнитопроводах, то результирующая индуктивность на­ магничивания при размещении обмоток на общем магнитопроводе оказывается равной : /,мр = 161м.

Как видим, размещение обмоток на общем магнитопроводе по­ зволяет увеличить в два раза реактивную составляющую входного сопротивления устройства, понижая во столько же раз нижнюю ра­ бочую частоту.

При размещении отрезков линий на фторопластовых катушках в случае сильной связи между проводами, когда можно считать вза­ имную индуктивность М практически равной собственной индук­ тивности Ь одиночной катушки, результирующая индуктивность оказывается Хр « 81.

Действительно, на основании второго закона Кирхгофа для схемы рис. 1.66 можно записать следующие уравнения:

С/', + С/'2- П 1- П 2= 5; 1]'\ + 11кн —Е1\ = Е.

Через катушки из проводов 1,1' протекает полный входной ток 1ВХ, а через катушки из проводов 2, 2' протекает ток (/вх - /Л„), где 1цн = Ц(и/К„ . При принятых на схеме рис. 1.66 направлениях токов**

4с

Напомним, что индуктивность намагничивания катушки с сердечником пропорциональна квадрату числа витков (1.116).

На рис. 1.66 пунктирной линией показан путь реактивной составляющей входного тока /вх р, к которой в катушках из проводов 1, Г добавляется активная составляющая входного тока /Лн.

чением со стороны источника сигнала и нагрузки и одного отрезка (провода 3, 3') симметричной двухпроводной линии .

Граничные условия на концах проводов при условии полной симметрии плеч:

Уци= 4 Л -

На основании уравнений связанных линий (1.8) с учетом гра­ ничных условий для линий из проводов 1, 2, 3 справедливы сле­ дующие уравнения:

*

Потребность в одном отрезке симметричной двухпроводной линии будет характерной для любого понижающего симметричного ТЛ с нечетным числом отрезков линий. При реализации симметричного понижающего ТЛ по принципу схемы рис. 1.49 требуется четное число отрезков, но в два раза больше, чем по принципу рассматриваемых схем рис. 1.65 и 1.67.

В уравнениях (1.204), (1.205) 1Гзз, 2юз - соответственно электростати­ ческое и электродинамическое характеристическое сопротивление в систе­ ме двух связанных линий, образуемых проводами 3, 3'; ТУ'з3, 2 ои - соответственно электростатическое и электродинамическое характеристи­

Обратим внимание, что если устройство реализуется из трех идентичных отрезков на основе симметричной двухпроводной ли­ нии, то ТУ33= ТУ22~ ТУц; ТТзз = ТУ12 и, как следует из (1.207), оказы­

вается /30 = - /20-

Подставляя в последнее выражение (1.209), (1.210) и учитывая соотношения между характеристическими сопротивлениями свя­ занных линий, получаем

^ Н _ Е(2022+^033 ~-^'озЗ+2^012)

^^[^022 +^033 - ^'оЗЗ+ ^ (^011+^012)]

У ' 22Д1 1(1^22 + ^033 - % 033 ) *§ Р^

При изготовлении устройства из трех одинаковых отрезков на основе симметричной двухпроводной линии последнее слагаемое

в(1.211) будет отсутствовать в силу равенства нулю сомножителя

вкруглых скобках (напомним, что в случае одинаковых отрезков

$22 = Щз, ^12 = Р Г з з ) . Учитывая, что при этом также 2022 = 2озз = =2т', 2 'озз = 2Ш‘, Щг = 7Гц, получаем

где 2о - волновое сопротивление двухпроводной линии, из отрезков которой реализуется устройство (2о определяется с учетом разме­ щения отрезков линии в пространстве).

Ток через нагрузку при выполнении (1.214): /«,, = =

- ( т а ) е~1рг = (Е/22и)

Как видим, рассматриваемое устройство обладает всеми свой­ ствами понижающего ТЛ с коэффициентом трансформации напря­ жения 1/3.

Если провода 1, 2 и Г, 2' реализуются из отрезков коаксиаль­ ной линии с волновым сопротивлением 2о, то последнее слагаемое в (1.211) в общем случае не равно нулю и характеристики устройст­ ва не будут полностью частотно-независимыми. Однако, выполняя определенные соотношения между характеристическими сопротив­ лениями связанных линий, образующих провода 1, 2 (Г, 2') и 3, 3', можно обеспечить практическую независимость величины выход­ ного напряжения устройства от частоты.

Посмотрим, при каких параметрах сомножитель

принимает равное нулю значение.

Поскольку 1Г33 = 22а2Л 2сз + 2п3); 0 " 33 = 22с32п3/(2с3 - 2п3), где 2с3, 2„3 - характеристические сопротивления в системе проводов 3, 3' при возбуждении соответственно синфазных и противофазных волн напряжения (или тока в силу идентичности линий), а при ис­ пользовании в качестве проводов 1, Г центральных проводни­ ков коаксиальной линии с волновым сопротивлением 2о'- 022 ~ = 2с22о1{2сз + 20); 0Г)2 = 20, соотношение (*) обращается в ноль, если

= 22С+ 2о; 2оц022 = 2с220, такясе обращается в ноль, если выполня­ ется (**).

Если исключить последнее слагаемое в (1.211) при реализации устройства с использованием двух отрезков из коаксиальной линии (провода 1, 2 и Г, 2') и одного отрезка из симметричной двухпро­

“32Й + 2 Й

откуда

Необходимое сопротивление нагрузки согласно (1.215) Л„ * (2/9) (2,о + 2,гз). Если имеет место 22п3 = 20, то /?„ * 20/3.

Согласно (**) при 22п3 = 2о требуется 2с2 = °о, что невозможно обеспечить. При конечной величине 2а значение коэффициента в последнем слагаемом (1.211) в этом случае оказывается равным:

Чем сильнее неравенство 2а » 2<> и чем меньше электрическая длина отрезков р/, тем слабее будет влияние последнего слагаемого в (1.211) при использовании отрезков коаксиальной линии.

Входной ток рассматриваемого ТЛ: /вх = 1\ь где / 1? определяет­

Входная проводимость ТЛ: Увх =1\(/Е= \/Квх + М]Хт. На основа­ нии последних выражений: /?вх = 62п=32о;уЛгвх =у (3/4) (32с +2„) Р€. При 2С» 2„: ]Хъхяу (9/4) 2С1§ р^.

Используя символику обозначения двухобмоточного транс­ форматора, рассматриваемому ТЛ можно поставить в соответствие электрическую схему рис. 1.68. Для определения продольных на­ пряжений на обмотках в схеме рис. 1.68 необходимо знать напря­

жения Щ = 11ц = - V '2е= -II 'и .

При реализации устройства из идентичных отрезков симмет­ ричной двухпроводной линии согласно (1.205) 11ц = (//д„/2) соз р/' +

+у7302п зш Р^.

На основании (1.208), учитывая условия /3о = - /2о и /ю = 11к,/Е„+

Рис. 1.68

Соответственно находим:

, Ж

" 2(32с +2„ Так как 11цн= (Е/3) е то

ц зг= П Ъ - г л ) , 2 (3 2с +2п)