Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Практически трансформатог з ры с магнитными связями обеспечивают Ку до 10 ...10 в диапазоне и, л„= йгг,. (3.8 а) Откуда Л.„ = гв/1у и г, =,/я,„.К. (3.86) Из (3.8) следует, что коэффициент трансформации сопротивлений г = 1Н'з (или 1/1н'з) может принимать дискретные значения ..., 1/16, 1/9, 1/4, 1, 4, 9, 16,... Кроче того, из (3.8) видно, что при заданном г„ увеличение гу снижает одно из нагрузочных сопротивлений, что важно при построении транзисторных генераторов с низкими нагрузочными 218 частот до 100...300 МГц при сравни- ил„- (и-Оиг тельно Больших нагрузочных сопроти- 1; гл влениях (примерно 50 Ом...2 кОм).
ил в Трансформаторы на линиях. и„,г -Гн-г1и, г вв Для современных мощных генератор- ) = и и, " ных транзисторов характерны низкие гр ивнн и ~ ~ вхоДные и нагРУзочные сопРотивлел~ .—— в 4 ния, составляющие единицы и даже и и доли ома. При столь низких нагрузочллл ных сопротивлениях частотные ограи ничения "сверху" определяются индук- тивностями рассеяния, которые не долвв гв, л, жны превышать единиц и даже долей наногенри, что в обычных трансформаторах обеспечить затруднительно. Для трансформации столь низких сопротивлений в диапазоне частот 0,1...1000 МГц и выше используют трансформаторы на отрезках длинных линий, помещаемых на магнитопроводе из феррита [1.Ц. При согласованном резистивном нагрузочном сопротивлении верхняя граничная частота полосы пропускания такого трансформатора ограничена потерями в линиях, а также индуктивностями выводов соединительных проводов (монтажа).
Поэтому при больших нагрузочных сопротивлениях (20... 200 Ом) она может достигать 1... 2 ГГц. На низких частотах трансформатор на линиях "переходит" в обычный трансформатор с магнитными связями между обмотками. Принципы построения трансформаторов на отрезках длинных линий рассмотрены в [1,Ц. При построении трансформатора с коэффициентом трансформации, отличным от 1:1, используют 7Н' линий, включаемых параллельно и последовательно по входу и выходу в различных комбинациях. Обычно ограничиваются включением линии с одинаковыми волновыми сопротивлениями Я, параллельно с одной стороны и последовательно — с другой (рис.
3.12). Предполагается, что линии достаточно разнесены в пространстве и между их проводниками не образуется дополнительных магнитных и электрических связей. В этом случае, чтобы каждая линия была нагружена на согласованное сопротивление, необходимо выполнить условие сопротивлениями. Например, используя полосковые линии с волновым сопротивлением Яв = 3,2 Ом при 1в' = 2 и 3, одно из нагрузочных сопротивлений получают равным соответственно 1,6 и 1,07 Ом. Таким образом, в трансформаторах на линиях, как и в трансформаторах с магнитными связями, коэффициент трансформации оказывается дискретным.
Однако если в обычных трансформаторах он определяется отношением числа витков первичной и вторичной обмоток в квадрате (Я /Яе = ш~/врв) и при большом их числе дискретность транс- формируемых сопротивлений может быть малой, то в трансформаторах на линиях дискретность оказывается большой, например переход от одной линии к двум, трем и т,д. меняет трансформацию сопротивлений с 1:1 к 1:4, 1:9 и т.д. При согласованных нагрузочных сопротивлениях длина линий может быть произвольной. Однако практически задаются меньше Л/4, поскольку из-за некоторого неравенства длин отдельных линий при их электрических длинах, близких к Л/4, резко ухудшаются их трансформирующие свойства.
Более того, стремятся взять линии как можно меньшей длины, чтобы только обеспечить требования минимально допустимой величины продольной индуктивности 1ер, В трансформаторе по схеме рис. 3.12 продольные напряжения на линиях неодинаковые. Например, в случае несимметричного включения трансформатора по входу и выходу, как это показано на рисунке, напряжение на нижней 1н'-й линии 11лри = 0 и ее устанавливают без феррита. Такую линию принято называть фазокомпенсирующей. На последующих линиях напряжения возрастают, достигая максимального значения на первой линии 1/лр~ = (1в' — 1)Ьг при одинаковых напряжениях и токах во всех линиях (11 = К, = Ь;,/У, 1„= 1„= 1г/1в').
Для обеспечения необходимой индукции в ферритах неравенство продольных напряжений потребует соответствующего пропорционального увеличения сечения ферритовых сердечников, числа витков, а отсюда и длины каждой линии. Однако последнее ведет к неодинаковым фазовым сдвигам в отдельных линиях и в результате к отклонению модуля коэффициента трансформации напряжения 16и от г1г. Поэтому ограничиваются включением не более двух-четырех линий (1Н' = 2 — 4). Одновременно стремятся так изменить схему трансформатора, чтобы снизить (либо выровнять) наибольшие продольные напряжения на линиях, например включением одной или нескольких дополнительных линий [2.3, рис.
4,13 и 4,14]. Другой путь — трансформацию сопротивлений осуществлять при симметричном включении трансформатора по входу и выходу относительно корпуса, при котором продольные напряжения на линиях выравниваются и снижаются примерно в 2 раза (см. ниже), а для перехода к несимметричным нагрузкам на его входе (и выходе) включать дополнительные трансформаторы 1:1. На рис. 3.13,а,и приведены примеры симметричных по входу и выходу трансформаторов с коэффициентами трансформации по сопротивлениям в 9 и 16 раз Волновые сопротивления линий ус = гс = т/Я~Яз. Средние линии фазокомпенсирующие 219 14ь" 1+ 1 1 д. м ь м а) Рис.
З.14 1« 41ь аьь «Й 1 .Ф ь ,ф ьь Рис. З.ЗЗ 220 221 (Ц = О), а продольные напряжения на верхних и нижних линиях равны по модулю напряжениям на низкоомном входе ~Уир) = Уы Средняя точка у нагрузочных сопротивлений может быть заземлена, то же относится к высокоомному выходу трансформатора 1:16 (на рис. 3.13,а,6 показано штриховой линией).
В трансформаторе на одной линии (рис. 3.13,в) иэ-за различных сопротивлений в точках 2 и 4 относительно корпуса появляется асимметрия напряжений на нагрузках Ки«и К„з, возрастающая с понижением частоты, Асимметрия устраняется включением еще одного проводника 5-6, который наматывается на тот х«е сердечник с таким же числом витков, что и проводники основной линии.
На рис. 3.13,в начала проводников показаны точками. Возможны другие способы достижения симметрии, при которых непосредственно подключаются дополнительные симметричные или коаксиальные линии. В схеме рис. 3.13,г трансформатор выполнен на основной коаксиальной линии с Я, = К« = К„, а на его выходе подключена оплетка аналогичной коаксиальной линии. Продольные напряжения на обеих линиях составляют 0,56гы Схема на рис.
3.13,дотличается другим способом подключения линий с волновым сопротивлением х, = 2К« = К„/2 на входе и выходе, так что продольное напРЯжение на одной линии 6Гир — Е'ы а на дРУгой бгир — — 0 и она ыполняет роль фазокомпенсирующей. Примеры перехода от симметричных к несимметричным нагрузкам в двухтактных генераторах показаны на рис. 2.6 и 2.7. Трансформаторы на линиях обычно не обеспечивают гальваническую развязку между входом и выходом.
Если такая развязка необходима, а включать разделительные конденсаторы последовательно на его входе или выходе нельзя из-за увеличения индуктивностей соединительных проводников (за счет индуктивностей выводов конденсаторов), а также если несущая / и модулирующие р частоты соизмеримы (например, в АМ и ОМ передатчиках гекаметровых волн), то надо применять специальные схемы трансформаторов, в которых число линий увеличивается в 2 раза, а их волновые сопротивления снижаются в 2 раза. Это поясняет рис.
3.13,в и 3.14,а, где для трансформации 1:1 использованы две линии с волновым сопротивлением Я, = Кь/2. Если включить № пар аналогичных линий параллельно с одной стороны и последовательно — с другой, то будет обеспечиваться дискретная трансформация сопротивлений К „и К„в (№) раз, т.е так же, как в трансформаторе рис.
3.12. Однако в отличие от (3.86) волновые сопротивления всех линий должны быть уменьшены в 2 раза. гм = 0,5~/й К„= К В качестве примера на рис 3.14,бпоказан трансформатор с № = 2, который содержит четыре линии с волновыми сопротивлениями 2; = К и обеспечивает К„= 4К „= 4К. В обеих схемах рис. 3.14 токи и напряжения на линиях 1а = 1и, Ел = юг/2, продольные напряжения Уир соответственно равны бгг/2 и бгь/4.
Рассмотренные трансформаторы на линиях обеспечивают дискретную трансформацию по напряжениям (2, 3, 4,... раза) и сопротивлениям (4, 9, 16,... раз). Получение промежуточных "дробных" значений коэффициентов трансформации возможно последовательным включением двух трансформаторов Например, первый, повышающий, выполняется на трех линиях, а второй, понижающий, — на двух. При этом результирующий коэффициент трансформации по напряжению Аг = 3/2 = 1,5 (по сопротивлениям Аьз = 9/4 = 2,25).
Однако возможна более простая схема (рис. 3.15,а), которая содержит три линии с одинаковыми волновыми сопротивлениями У, = 1,5К« = Ка/1,5 и обеспечивает такую же трансформацию 13.5). В зтои схеме 1„, = 21«/3; 1ла = 1 з = 1г/3; 11л« = 6« 11лз = 6Газ = Уь/2. На рис, 3.15,6 показана схема трансформатора, обеспечивающая трансформацию' по напряжению в 2,5 раза 74Ы-Цггэ+ 7т.г гГ7 -74н-и,р+ -тг„;:, е гэ.э7/г -и„„-л4/эе г,*гг,/к Рис. З.ээ (по сопротивлению в 6,25 раза). Волновые сопротивления Яы = 0,52ы хсз = ~сз = гс4 = % хсв = 321/2, токи в линиях 7эг = 27з/3, /лэ = 1ээ = 7~/3, 7эа = аз = 27~/5, напряжения У~~ = У а = Уы и„э = и., = 17,/2, и., = зи,/2.
На рис, 3.15,е,г показаны аналогичные трансформаторы, но симметричные по входу и выходу [3.5). В схеме рис. 3.15,е волновые сопротивления Я,~ = Уы = 0,75йм Я,э = Я<з — — 1,баем токи в лини- 7ш = 7ле = Тэ = 271/3 7лг = 7ээ = 1э/2 = П/3, напряжения на линиях равны 0,5бгм В схеме рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
