книги / Трансформаторы в цепях согласования и сложение мощностей радиочастотных генераторов

Возрастание результирующей индуктивности намагничивания позволяет понизить нижнюю рабочую частоту устройства, расши­ ряя этим его рабочую полосу частот.

Рассмотрим устройство, выполненное по схеме рис. 1.71, отли­ чающееся от обсуждавшегося выше изменением конца заземления у нагрузки Л„.

Теперь 1/2о = О , а 1/30 = 11цп= 1КнКн= 13оК„ . Остальные гранич­ ные условия, как и в устройстве по схеме рис. 1.69.

С учетом граничных условий для рассматриваемого устройства справедлива следующая система уравнений:

Из уравнения (1.222') с учетом (1.237):

Из уравнения (1.217'), учитывая (1.235), (1.237), (1.238), нахо­ дим, пренебрегая членами с зависимостью 1§3р^:

Если пренебречь слагаемым с зависимостью 1§2р^ в знаменате­ ле последнего члена (1.239), то

Если обеспечить

(20ц + ^022)2 "4^012

к =

^011 + 022

*

При реализации устройства из отрезков симметричной двухпроводной ли* нии 2о22^\ I = (2С+ 2 п)2/42с2Гп» 2С/42„ при 2С» 2 П. При реализации устройства

из отрезков коаксиальной линии с волновым сопротивлением 20 и использовании в качестве проводов 1, 3 центральных проводников отрезков 2022/И'ц® 2с2/20. При р^ « 1 слагаемое (2Ш!^У\\) *ё2 Р^ будет существенно меньше единицы и сделан­ ное допущение можно считать справедливым. Наличие члена с 1&2 $2, как мы зна­

ем, указывает на частотную зависимость величины выходного напряжения IIцп*

При полной симметрии устройства граничные условия на кон цах проводов следующие:

^«н ~ 1«Л ~ 1гЛ-

Очевидно, при условии полной симметрии плеч средняя точка у нагрузки К„ и средняя точка у источника сигнала Е будут иметь потенциал земли (корпуса) устройства. В силу полной симмет­ рии устройства будут нулевые напряжения на концах проводов: С/,о=Г/'ю = 0;С/2, = С/'2, = 0.

Для рассматриваемого устройства справедлива следующая сис­ тема уравнений с учетом граничных условий на концах проводов:

Граничное условие , равно как и условие 12( = - 1 '2е. , как следует из рассмотрения уравнений (1.241), (1.24 Г) и (1.243), (1.243'), выполняется при 11\о - V ы = 0, что отмечалось выше.

Граничное условие 11ц= 1/'2е, как следует из уравнений (1.244), (1.244'), выполняется только при 11ц = II'ц = 0, что также отмеча­ лось выше.

В силу последнего условия из уравнения (1.244) или (1.244')

^012

соответственно

(1-247)

2)11

что свойственно ТЛ.

При изготовлении устройства из отрезков симметричной двух­ проводной линии 20,2/20,1= (2с - 2П)/(2С+ 2„) = к„, соответственно

11пК=- Е к ^ 1

В случае 2С» 2п кп-* 1 и IIпн« - Её~т

При изготовлении устройства из отрезков коаксиальной линии и использовании в качестве проводов' 1, Г центральных проводни­

Необходимое сопротивление нагрузки в этом случае Ки = 220, где 2о - волновое сопротивление коаксиальной линии.

При 2с2» 2 0: 11Кн*-Ее-т

Если в качестве проводов 1, Г использовать наружные провода (оплетку) коаксиальной линии, то 2^1 = 1, соответственно 11цп= -Ее~^\ Сопротивление нагрузки при этом’ Кп» 22<>.

Резистивная составляющая входного сопротивления устройства может быть найдена из условия: Е2/ Явх= | Цк„| 2/ Яи, согласно кото­

Входной ток устройства: /вх = 1и.

Согласно (1.241) с учетом (1.245)...(1.247) при С/ю = 0

Входная проводимость устройства: Гвх = 1\е/Е = УЯВХ+ 1//Хвх. Согласно последним соотношениям:

22опЩ2

Эквивалентная схема рассматриваемого устройства, представляе­ мая с использованием символики двухобмоточного трансформато­ ра, подобна показанной на рис. 1.70, где следует убрать соединения

сземлею (корпусом) и напрямую присоединить полюс источника Е

кконцу соответствующей обмотки Г, (на рис. 1.70 аналог 4,).1*

Напомним, что при использовании в качестве проводов 1, Г оплетки коак­

сиального кабеля получается конечной величины 2С, - характеристическое сопро­ тивление линии, образуемой оплеткой и землею (корпусом) устройства при возбуждении синфазных (четных) волн напряжения в системе проводов 1 ,2 (или

В заключение отметим, что, применяя N пар отрезков линии, включенных параллельно (последовательно) со стороны источника сигнала Е и последовательно (параллельно) со стороны нагрузки К„, можно реализовать развязывающий ТЛ, обладающий также свой­ ствами повышающего (понижающего) ТЛ с коэффициентом транс­ формации напряжения Щ\/№) и коэффициентом трансформации сопротивления И2(1Ш2).

1.2.6.ТРАНСФОРМАТОРЫ НА ЛИНИЯХ

СОТРЕЗКАМИ МАЛОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДЛИНЫ

Влюбой из рассмотренных выше схем повышающего или по­ нижающего ТЛ (см. пп. 1.2.3 и 1.2.4) имеется отрезок линии, про­ дольные напряжения на проводах которого при малой электри­ ческой длине отрезка практически равны нулю. Отсутствие про­ дольного напряжения на проводе линии означает, что напряжения на его входе и выходе одинаковы, что, в свою очередь, позволяет «закоротить» этот провод, т. е. исключить его из схемы ТЛ.

Обратим внимание, что отсутствие продольного напряжения на проводе не означает отсутствия напряжения между проводами от­ резка, продольные напряжения на которых равны нулю. В частно­ сти, если обратиться к согласованному отрезку линии (ТЛ 1:1, см.

п.1.2.1), то напряжение на выходе такого отрезка (1.4а)

1/Кй =Е е -* 1,

где Е - напряжение источника на входе отрезка; $2 - электрическая длина отрезка.

Если отрезок выполнен, например, из коаксиального кабеля, оплетка которого соединена с землею (корпусом) устройства, то продольное напряжение на оплетке равно нулю, а продольное на­ пряжение на центральном проводнике V = Е - 11цн = Е (1 - е ~^е) - =| 1/| еУЧ>, где

ср = агс!§ 5Ш 1-СОЗ Р^

Величина продольного напряжения на центральном проводнике

\Ц =Е^2(\-со5$е) и находится в пределах 0...2Е в зависимости от электрической длины отрезка.

Если электрическая длина отрезка мала (созр^ « 1, зйф^ « 0), то {/» 0, хотя величина напряжения между проводами отрезка равна Е.

Отрезок линии в схеме ТЛ, продольные напряжения на прово­ дах которого считаются равными нулю, обеспечивает необходимые фазовые соотношения в ТЛ. Такой отрезок принято называть фазо­ компенсирующей линией [5, 9, 18]. Фазокомпенсирующая линия принципиально не может размещаться на общем магнитопроводе . Чем меньше электрическая длина отрезка Р^, тем меньше фазовый сдвиг, вносимый фазокомпенсирующей линией, соответственно с большим основанием эту линию можно исключить из схемы ТЛ.

Обратимся к схеме (рис. 1.41) повышающего ТЛ с коэффици­ ентом трансформации напряжения, равным 2. Если пренебречь про­ дольными напряжениями на проводах 3,4 (СД =0 независимо от Р^; Цз « 0 при Р^ -> 0) и исключить отрезок линии, образованной этими проводами, то схема ТЛ приводится к виду, представленному на рис. 1.73.

Фазокомпенсирующая линия размещается либо без магнитопровода, либо на отдельном магнитопроводе. При размещении на общем магнитопроводе на ее проводах, как на любой обмотке, появятся продольные напряжения, обусловлен­ ные общим магнитным потоком, что нарушит работу ТЛ.