книги / Трансформаторы в цепях согласования и сложение мощностей радиочастотных генераторов

Как видим, продольные напряжения на обмотках из проводов 3, 3' пренебрежимо малы и реактивная мощность в них практически отсутствует.

Результирующая реактивная мощность в обмотках трансфор­ маторов устройства по схеме рис. 1.68 при условии их конструк­ тивной идентичности Рр « 4(5/3)2/2оУР] , где Ер\ - индуктивность намагничивания одной обмотки при размещении на магнитопроводе двух идентичных обмоток, магнитные потоки которых склады­ ваются.

В силу идентичности обмоток Ьр\ = 2Ьп, где Ьр- индуктивность намагничивания одиночно расположенной обмотки на магнитопроводе.

Результирующая индуктивность намагничивания 5МР, при­ веденная к источнику сигнала Е, удовлетворяет соотношению Рр =5 2/2со5рр.

Из равенства соотношений для Рр следует: 5РР * (9/2)5Р, соот­ ветственно «уш5мр »у (9/2) (оЬр.

Учитывая, что]Хвх *у (9/4) 2С1фС, можно установить связь ме­ жду Ер, Ерр и параметрами линии.

Согласно принятым на рис. 1.68 обозначениям реактивная со­ ставляющая входного тока /вх.р полностью протекает через обмот­ ку - катушку из провода 1; у узла соединения концов 10, Зо, 2'0 этот ток делится на две равные части в силу полной идентичности цепей из катушек-проводов 2, 3 и 2', 3'; у узла соединения концов 20, 30', 1о' эти токи объединяются и через обмотку - катушку из провода Г вновь протекает полный ток 7„х р. Как видно из рис. 1.68, в обмотках из проводов 3, У токи протекают в противоположных направлениях относительно одинаково обозначенных концов, что и обусловлива­ ет равенство нулю продольных напряжений /73, Щ .

При размещении обмоток из проводов 1, 2 и Г, 2' на общем магнитопроводе они должны наматываться с одинаковыми числами витков с учетом противофазности продольных напряжений (см. подробнее п. 1.2.6). Обмотка из отрезка проводов 3, 3' должна раз­ мещаться на отдельном магнитопроводе. При размещении обмоток из проводов 1, 2 и Г, 2' на общем магнитопроводерезультирующая индуктивность намагничивания образуется тремя последовательно включенными обмотками: из провода 1, из провода Г и из парал­ лельного соединения обмоток проводов 2, 2'. Если числа витков и их размеры будут такие же, как при размещении на раздельных магнитопроводах, то результирующая индуктивность намагничива­ ния будет 9 Хм, что в 2 раза больше, чем при раздельных магнито­ проводах.

При принятых на рис. 1.68 направлениях токов и напряже­ ний для напряжения на нагрузке справедливо соотношение

При размещении отрезков на фторопластовых катушках, обес­ печивающих индуктивность одиночной обмотки Ь и взаимную ин­

* Число витков возрастает в 3 раза, а индуктивность катушки на ферритовом сердечнике пропорциональна квадрату числа витков (1.116).

циальные схемы разделительных ТЛ, в которых число отрезков ли­ ний увеличивается в два раза [9,10].

Рассмотрим схему развязывающего ТЛ для случая несиммет­ ричного источника сигнала Е и несимметричной нагрузки Ян, реа­ лизуемую из двух отрезков связанной линии. Схема представлена на рис. 1.69.

/«к

Отрезки полагаем идентичными. Идентичность проводов от­ резков помечена на рис. 1.69: провод 1 идентичен проводу 3 и на­ оборот соответственно (1—>• 3; 3 —> 1); провод 2 идентичен проводу

4и наоборот соответственно (2 -> 4; 4 ->• 2).

Всилу идентичности проводов отрезков линии:

Граничные условия на концах проводов:

На основании уравнений связанных линий (1.8), с учетом иден­ тичности соответствующих проводов и граничных условий на их концах, для рассматриваемого устройства справедлива следующая система уравнений:

При преобразованиях в (1.224) учтено соотношение: 2оц2оп - %1\г=

~ 2012^12Из уравнений (1.218), (1.220) на основании граничного условия

1г, = - 1М с учетом (1.223) находим:

и сое2 Р^ указывает на зависимость величины выходного напряже­ ния 11циот частоты. При малой электрической длине отрезков, когда

Р^ « 1, а соя р^ * 1, можно считать:

Обратим внимание, что, если для отрезков применить линию, у которой Ш\2= 2ш, при этом также оказывается 20\ \1Ш= 22 2оп, то

что свойственно ТЛ.

Если Щ2 ~ 20\г, то соотношение (1.231) будет выполняться при

^011+^022

^011 + ^022

что следует из (1.229), а также из (1.230) с учетом соотношения:

2он2о22= 22(512■

При реализации устройства из отрезков симметричной двух­ проводной линии (2оц = 2огг) согласно (1.230)

= 2о! 1/ 2 и оказывается Л„ = 20) 1= (2С+ 2„)/2.

Напряжение на нагрузке при использовании отрезков из сим­ метричной двухпроводной линии, как следует из (1.231),

При реализации устройства из отрезков коаксиальной линии с волновым сопротивлением 2о и использовании в качестве прово­ дов 1, 3 центральных проводников отрезков коаксиальной линии

Как видим, при определенных условиях рассматриваемое уст­ ройство по схеме рис. 1.69 обладает свойствами развязывающего ТЛ: величина выходного напряжения не зависит от частоты и прак­ тически равна величине напряжения источника сигнала.

Обратим внимание, что в рассматриваемом ТЛ, если не учиты­ вать фазовый сдвиг, определяемый электрической длиной отрезков

выходное напряжение находится в противофазе, относительно напряжения источника сигнала Е.

Резистивная составляющая входного сопротивления рассмат­ риваемого ТЛ может быть найдена из условия Е2/Евх = | 17Кн \ 2/Яи.

Если учесть (1.232), то Евх = Кн/к*л.

Если кл -> 1, что, в частности, будет иметь место при использо­ вании отрезков коаксиальной линии при обеспечении 2сг » 2о, то Евх да К№.

В общем случае, используя соотношения (1.230), (1.231), получаем

Входной ток устройства /вх = /и. Соответственно входная про­ водимость устройства У,х = 1/Евх + \1]ХйХ= 1и /Е.

* Предлагаем читателю определить параметры устройства при использовании в качестве проводов 1, 3 оплеток отрезков коаксиальной линии.

Используя выражения (1.225)...(1-227), на основании уравне­ ния (1.216), выполняя соответствующие преобразования, получаем:

4202,2

+

(^011 + ^022) [(^011+ ^022У ~ ^012 ]

1 1

Входное сопротивление рассматриваемого ТЛ представляет параллельное соединение резистивной составляющей входного со­ противления Я,* (1.233), короткозамкнутого отрезка линии с волно­ вым сопротивлением 20|а и разомкнутого отрезка линии с волновым сопротивлением 20хх. Электрическая длина отрезков Р^.

-у2охх с!§ р^ оказывается существенно больше сопротивления ко­ роткозамкнутого отрезкау2окз 1§Р4 поэтому можно считать

Используя символику обозначения двухобмоточного транс­ форматора, рассматриваемому устройству можно поставить в соот­ ветствие электрическую схему (рис. 1.70).

Продольные напряжения на обмотках в схеме (рис. 1.70):

С/. = ^о -С /.,= С/.о-Е .

При р^ -» 0 согласно (1.226) с учетом (1.231)

2т I + ^022

соответственно 11\ ~~Е/2.

Так как согласно схеме рис. 1.70 Е = Ц I I ] , то Ц,» Е12.

= 11Кя -1/2 « - Е + Е/2 = - Е/2, что соответствует также условию Щ =

Согласно схеме рис. 1.70 реак­ тивная составляющая входного со­ противления устройства будет оп­ ределяться последовательным со­ единением индуктивностей намаг­ ничивания обмоток из проводов 1 и 4, и Хц4 соответственно.

Результирующая индуктивность намагничивания ХЙР = ХЦ1+ Хц4.

Реактивная составляющая вход­ ного сопротивления устройства ДвХ*у(оХМр = усо(Хц1 + Хц4), что со­ гласуется с полученным ранее ре­ зультатом (1.234).

В случае идентичных обмоток, что соответствует изготовлению уст­ ройства из отрезков симметричной двухпроводной линии,

Согласно схеме рис. 1.70 входной ток /вх протекает в противо­ положных направлениях относительно одноименно обозначенных концов обмоток - проводов. Это обстоятельство должно учитывать­ ся при размещении отрезков линий на общем магнитопроводе (см. подробнее п. 1.2.6). При размещении отрезков линий на общем маг­ нитопроводе результирующая индуктивность намагничивания, оп­ ределяющая реактивную составляющую входного сопротивления устройства, возрастет практически в два раза и будет Хцр = 4ХЦ, где Хц - индуктивность намагничивания, соответствующая одиночной обмотке при размещении на раздельных магнитопроводах анало­ гичного размера с таким же числом витков.