т

П.1. Схема гальванически развязанного ТЛ2+1/2

Приложение к части III

ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ УСТРОЙСТВ

1. Произведем упрощенный расчет симметрирующего гальванически связанного ТЛ 2: ± 1/2 по схеме рис. 11.43, предназначаемого для перехода от двухтактного транзисторного каскада (с нагрузкой 6 Ом на каждое плечо) к стандартному несимметричному относительно земли 50-омному выходу усилителя. Диапазон частот 3-30 МГц, мощность 100 Вт.

Для обеспечения нижней части рабочего диапазона применим магнитопровод из стандартных кольцевых ферритовых сердечников. Выбор их марки и размеров, а также числа витков осуществляется с помощью формул для L, Вт и Руд, приведенных на стр. 156.

Проверим возможность использования в качестве магнитопровода двух параллельно расположенных наборов кольцевых сердечников типоразмера К-12 X 6 X 4,5 мм из материала 200НН-2. В одном из наборов колец разместим двухслойную полосковую линию с нормированными волновыми сопротивлениями Т/З и 1/2 (43,2 и 12,5 Ом), а в другом-одиночную линию с волновым сопротивлением 14,4 Ом. При такой конструкции величина шунтирующей индуктивности на каждое плечо составит L = 2 10 ° 200 5,4 X X 1п 2г=;1,5 мкГ. Соответственно ее сопротивление Xj = 28 Ом на частоте / = /н, т. е. в 4,6 раза превышает значение сопротивления нагрузки, что является необходимым и достаточным. При мощности, равной 100 Вт, расчет по вышеупомянутым формулам дает для / = /н величину Вт ~ 8,23 X X 10-3 т. Руд = 2,5/Q ,. На частоте / = /в значение ц = 100, а Руд = = 0,5/Qb- Поскольку Qh > О, а Qb > 1, то согласно приведенному на стр. 157 значению Руддоп = -2 Вт/см* имеем Руд < Руд. доп-

Аналогичного типа конструкция выполняется для гальванически развязанного тл 2: ± 1/2 (рис. П.1), образованного из ТЛ 1: - 2 (в общем случае из тл 1: -п) с дополнительной, совмещенной с ним симметрирующей линией. Различие состоит в том, что к одной полосковой линии с волновым сопротивлением 14,3 Ом, расположенной в одном наборе колец гальванически связанного ТЛ2 : ± 1/2, добавляется двухслойная полосковая линия с волновыми сопротивлениями 12,5 Ом.

Изготовленные трансформаторы имеют весьма малую асимметрию ( < 5%) и близкой к единице КБВ до частот, превышающих 100 МГц.

2. Устройство суммирования мощности двух усилителей с симметричными выходами (рис. П.2). Оно выполнено по схеме рис. 12.16 f97] накоаксиальных кабелях К1 - К4 типа РК-75-2-21, причем симметричный относительно земли выход переведен в несимметричный с помощью дополнительного согласованного коаксиального кабеля К5 типа РК-75-3-21. Его внешний проводник совмещен по всей длине с внешними проводниками кабелей К1 и К4 собственно устройства суммирования. Магнитопроводом служаг два кольцевых сердечника типоразмера К-80 X 50 X 7,5 мм из материала 90НН. На них надеты оправки из фторопласта-4 для обеспечения небольшой емкости, приведенной к свободным зажимам внешних проводников кабелей К1 и К4, К2 и КЗ.

Если источники колебаний подключены так, что однополярными являются зажимы 3 и 4 (3 и 4), то суммарная мощность выделится в нагрузке Rt, а если однополярными являются зажимы 5 и 4 (3 и 4), то суммарная мощность выделится в нагрузке R.

Устройство можно использовать и для деления мощности источника с несимметричным относительно земли выходом (подключенным вместо на-

п.2. Вариант выполнения устройства суммирования мощности двух усилителей с симметричными выходами

п.З. Схема фазового детектора

грузки r2) между двумя равными симметричными нагрузками, подключенными к зажимам 3-3 и 4-4. В обоих случаях в диапазоне частот 2-80 МГц значение КБВ на каждом входе устройства не менее 0,9, а развязка между входами (или нагрузками) превышает 25 дБ.

3. Фазовый детектор. Устройство (рис. П.З) предназначено для получения постоянного напряжения, величина которого пропорциональна разности фаз двух гармонических колебаний. Фазовый детектор включает в себя Тр1 (основной узел), выполненный подобно устройству, изображенному на рис. П.2, и используемый в качестве симметричного дифференциального Тр симметрирующий трансформатор Тр2 по схеме рис. 10.22 с дополнительной индуктивностью, выполненной на отдельном магнитопроводе. Каждый из трех идентичных магнитопроводов обоих Тр имеет два кольцевых сердечника типоразмера К-32 X 20 X 6 мм из материала 200НН-2, а все обмотки состоят из равных подлине отрезков коаксиального кабеля типа РК-50-1-21, отделенных от сердечников, надетой на них фторопластовой оправкой.

В фазовый детектор входят, кроме того, два идентичных диодных детектора Д, выполненных по мостовой схеме, четыре однотипных аттенюатора (Ri, r2, /?з)*. блокировочные конденсаторы С, ограничительные (Rf) и балансирующий (R) резисторы.

Выход устройства (зажимы / и 2) симметричный. Если же необходим несимметричный относительно земли выход, то следует установить четыре разделительных конденсатора между детекторами Д и аттенюаторами. При этом есть два варианта съема выходного напряжении. Б одном из них напряжение также снимается с зажимов 1 и 2, любой из которых может быть заземлен. В другом варианте диодные детекторы Д следует включить ие как изображено иа схеме рис. П.З (согласно), а встречно [95] и снимать напряжение между зажимами 3 и 4 (зажим 4 при этом отсоединяется от зажима 3 и заземляется). В этом случае выходное напряжение уменьшается вдвое по сравнению с первым вариантом.

Важным достоинством рассматриваемого фазового детектора является нечувствительность его выходного напряжения (и, соответственно, баланса) к наличию гармоник сигнала, поступающего с одного из входов (обычно со входа II); это существенно расширяет область использования устройства. Выполненный фазовый детектор имеет в диапазоне частот 2,5-85 МГц значения КБВ на входах I и II не менее 0,9, а развязку между этими входами, превышающую 30 дБ.

4. Устройство суммирования мощностей двух усилителей, выполненное по схеме рис. 12.17, в, содержит два параллельно размещенных набора кольцевых сердечников типоразмера К-20 X 12 X 4,5 мм из материала 200НН-2. В полости каждого набора, содержащего 24 сердечника, расположено четыре отрезка коаксиального кабеля типа РК-75-3-21, объединенных своими внешними проводниками и отделенных от ферритовых колец посредством втулок из фторопласта.

В расчетном диапазоне частот 3-120 МГц спроектированное усгройс.тво имеет рабочий коэффициент отражении на каждом входе ие более 0,05, а величину развязки между входами не менее 26 дБ.

> Резисторы Rl, r2 и R3 образуют нагрузки для Тр1 и служат аттенюаторами на 2 дБ, снижающими влияние емкостей диодов на согласование Тр1.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. О'Меага Т. R. А comparison of thin tape and wire windings for lumped parameter, wide band high frequency transformers. - IRE Trans., 1959, V. CP-6, № 2.

2. О'Меага Т. R. Wide-band transformers and associated coupling networks.- Electro-Technol., 1962, v. 70, № 3.

3. Grossner N. R. Transformers for electronic circuits.- New-York: Mc Graw-Hill, 1967.

4. Белецкий A. Ф. Теоретические основы электропроводной связи. - Ч. III.-М.: Связьиздат, 1959.

5. Собенин Я. А., Трифонов И. И., Фролов. С.А. Полиномиальные электрические фильтры.-Л.: КАС, 1970.

6. Альбац М. Е. Справочник по расчету фильтров и линий задержки.- М.: Госэнергоиздат, 1963.

7. Ханзел Г. Е. Справочник по расчету фильтров: Пер. с англ.- М.: Сов. радио, 1974.

8. Лебедев-Красин Ю. М. Широкополосные трансформаторы нового типа.- Радиотехника, 1957, № 9.

9. О'Меага Т. R. All-pass transformer coupling network utilizing high, frequency and low frequency transformers in parallel connection. Пат. США, № 3.231.837, кл. 333-32, 1966.

10. Белецкий А. Ф. Основы теории линейных электрических цепей.- М.: Связь, 1967.

11. Артым А. Д. Электрические корректирующие цепи и усилители.- М.: Энергия, 1965.

12. Карий Ш. Теория цепей: Анализ и синтез. Пер. с англ.-М.: Связь, 1973.

13. Кузнецов В. К. и др. Трансформаторы усилительной и измерительной аппаратуры.- М.: Энергия, 1969.

14. Оркин Б. Г. О выборе схем соединения и секционирования обмоток широкополосных трансформаторов согласования. - Электронная техника. Радиокомпоненты, 970, вып. 4.

15. Бальяи Р. X. Трансформаторы для радиоэлектроники.- М.: Сов. радио, 1971.

16. GuaneUa О. High-frequency matching transformer. Пат. США, № 2.470, 307, кл. 178-44, 1949.

17. Ruthroff С. L. Some broad-band transformers, - PIRE, 1959,№ 8.

18. Lampert E. Leitungsiibertrager mit beliebigem, ganzzahligem Uber-setzungsverhaltnis.- Archiv der El. Ubertragung, 1966, B. 23, Januar.

19. Hilberg W. Einige grundsatzliche Betrachtungen zu Breitband-Ober-tragern.- NTZ, 1966, H. 9.

20. Месяц Г. A. и др. Формирование наносекундных импульсов высокого напряжения.- М.: Энергия, 1970.

21. Петин Г. П. Характеристики и параметры широкополосного трансформатора.- Электросвязь, 1973, № 3.

22. Парамонов В. К- Широкополосный несимметричный трансформатор. - Электросвязь, 1970, № 5.

23. HilbersA. Н., High-frequency wideband power transformers. -Electr. Appl. Сотр. and Mat., 1970, v. 30, № 2.

24. Атабеков Г. И. Основы теории цепей.-М.: Энергия, 1969.

25. Зелях Э. В. Основы общей теории линейных электрических схем.- М.: Изд. АН СССР, 1951.

26. Щербаков В. В. Широкополосные трансформаторы на основе длинный линий и их применение в технике метровых и дециметровых волн: Обзор за 1956-1972 гг.-Депонированная рукопись.-М., 1974, 113-4150.

27. Лондон с. е., Томашевич с. В. Широкополосные трансформаторы с дополнительной линией.- Вопросы радиоэлектроники. ТРС. 1974, вып. 2.

28. Кузнецов В. Д., Парамонов В. К. Широкополосное устройство для симметрирования и согласования. - Электросвязь, 1968, № 11.

29. Shimada Y. Input impedance analysis of 1 : - 1 balun. - IEEE Trans., 1970, v. MTT-18, № 5.

30. Fisher A. J. Radio frequency transformer. Пат. США № 3.066.269, кл. 333-25, 1962.

31. Воробьев Н. Н. Числа Фибоначчи. - М.: Наука, 1969.

32. Лондон с. е. Канонические схемы широкополосных трансформаторов.- Вопросы радиоэлектроники. ТРС, 1974, вып. 4.

33. А. с. 212348 (СССР). Трансформатор. Авт. изобр.: М. П. Белова.- Опубл. в Б. И., 1968, № 9.

34. Podell А. F. Impedance matching transformer. Пат. США № 3.262.075, кл. 333-32, 1966.

35. De Parry. Wide band transformer. Пат. США, № 3.453.574, кл. 336-182, 1969.

36. Лондон с. е. Широкополосные трансформаторы с произвольным коэффициентом трансформации.- Вопросы радиоэлектроники. ТРС. 1974, вып. 4.

37. Хинчин А. Я. Цепные дроби. - М.: Физматгиз, 1961.

38. Лондон с. е., Томашевич с. В. Трансформаторы на линиях с дробным коэффициентом трансформации.- Радиотехника, 1974, вып. 4.

39. Алексеев О. В., Говорухин В. И. О построении широкополосных транзисторных усилителей мощности.- В кн.: Полупроводниковые приборы в технике электросвязи, вып. 9.-М.: Связь, 1972.

40. Алексеев О. В., Полевой В. В. О построении широкополосных транзисторных усилителей мощности.-Известия ЛЭТИ, 1971. вып. 105.

41. Жегалов и др. К расчету коллекторной цепи мощных широкополосных транзисторных усилителей.- Известия ЛЭТИ, 1973, вып. 139.

42. Митрофанов А. В. и др. Радиопередающие устройства: Учебное пособие.- Л.: ЛЭТИ, 1974.

43. Almering Р. С. М. Hybrid transformer employing balancing resistor to increase isolation between loads. Пат. США, № 3.181.087, кл. 333-11, 1965.

44. Sartori E. F. Hybrid transformers. -IEEE Trans., 1968, v. PMP-4, № 3.

45. Seidel H. Transformer hybrid coupler having arbitrary power division ratio. Пат. США, № 3576. 505, кл. 333-11, 1971.

46. Лондоне, е., Томашевич с. В. Простые широкополосные схемы сложения мощностей транзисторных усилителей.- Депонированная рукопись. - Л., 1972, № 3-3484.

47. Podell А. F. Transformer for high frequency currents. Пат. США, № 3. 399. 340, кл. 333-33, 1968.

48. Кузнецов В. Д., Парамонов В. К. Широкополосный 3-дБ делитель с развязанными входами. - Электросвязь, 1969, № 5.

49. Sonkin R. М. High-power amplifier utilizing hybrid combining circuits. Пат. США, № 3445.782, кл. 330-124, 1969.

50. Ruthroff С. L. Hybrid network. Пат. США,№3 . 037.173, кл. 333-11, 1962.

51. Алексеев О. В. и др. О принципах построения схем мощных широкополосных радиопередатчиков на транзисторах.- Известия ЛЭТИ, 1972, вып. 102.

52. Алексеев О. В. и др. Широкополосные радиопередающие устройства. - М.: Связь, 1978.

53. Лондон с. е., Томашевич с. В. Трансформаторные мостовые устройства иа согласованных линиях. - Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТРС, 1973, вып. 2.

54. Лондон С. е., Томашевич С. В. Устройства сложения мощностей с неминимальным числом сопротивлений.- Вопросы радиоэлектроники. Сер. - ТРС, 1974, вып. 2.

55. Лондон С. е. Трансформаторные схемы сложения мощностей.- Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТРС, 1976, вып. 2.

56. Hart Р. J. High-power broad-band linear amplifiers using transistors type 810 BLY/A. - Mull. Tech. Comm., 1971, № 112.

57. A. c. 543144 (СССР) Устройство сложения мощностей генераторов электрических колебаний. Авт. изобр.: С. Е. Лондон.- Опубл. в БИ., 1977,

58. Podell А. F. Hybrid network employing high permeability ferrite tubes for isolation of selected transmission lines. Пат. США, № 3.239.781, кл. 333-11, 1967.

59. Полевой В. В. Анализ широкополосной ыногополюсной мостовой схемы сложения общего вида.- Известия ЛЭТИ, 1972, вып. 105.

60. А. с. 413595 (СССР). Симметрирующее устройство. Авт. изобр.: С, Е. Лондон.- Опубл. в Б. И., 1974, № 4.

61. Гаитмахер Ф. Р. Теория матриц. - М.: Наука, 1967.

62. Podell А. F. Transmission line hybrids having not more then four and less then two ferrite elements. Пат. США, № 3.508.171, кл. 333-11, 1970.

63. Belevitch V. Theory of 2n-terminal networks with applications to conference telephony.-Elec. Comm., 1950, Sept.

64. Petts O. E. Hybrid network utilizing p ural two-winding transformers and resistive balancing means. Пат. США, № 3.296.557, кл. 333-11, 1967. N output transmission line and transformer hybrid. Пат. США, № 3.109.998, 333-11, 1963-кл.

65. Львович A. A. Устройство для распределения и сложения мощностей электрических колебаний высокой и низкой частоты.- Электросвязь 1956. № 12.

66. Горбунов Н. Д., Матвеев Г. А. Ферриты и магнитодиэлектрики (справочник).- М.: Сов. радио, 1968.

67. Лондон С. е., Томашевич С. В. Широкополосные сумматоры мощности на трансформаторах. - Радиотехника, 1976, № 5.

68. Розенбаум Л. Б. Амплнтудно-завнсящне потери негистерезисного типа в ферритах.- ФТТ, 1972, т. 14.

69. Pimental А. N-input aperiodic hybrid coupler. Пат. США, № 3.596. 210., кл. 333-8, 1971.

70. Туник А. Т. Охлаждение РЭА жидкими диэлектриками.- М.: Сов. радио, 1973.

71. Chantelouve L. The new THOMSON-CSF solid-state modular JSB transmitters, - Telonde, 1970, № 3.

72. Розенбаум Л. Б. Аномальные изменения параметров ферритов с перетянутыми петлями гистерезиса при перемагничивании. - ФТТ, 1974, т. 16.

73. Арламенков Н. П., Супаков Н. А. ВЧ тракт коротковолнового приемного радиоцентра.- М.: Связь, 1975.

74. Seidel Н. Impedance-matching network. Пат. США, № 3.675.164, кл. 333-32, 1972.

75. Шимада И. Широкополосный симметрирующий трансформатор. Япон. пат., № 49-35936, кл. 56В13, 1974.

76. Nakazawa Т., Тапака К- Improvements of transmission characteristics of coaxial type 1: - 1 transformers.- Fujitchi Scien Techn. J. 1975, v. 11, № 1.

77. Oliver B. M. Baluns. Пат. США, № 3.245.010, кл. 333-26, 1966.

78. Kawashima М. et al. Broad-band frequency transformer. Пат. США, но 3.428.886, кл. 333-33, 1969.

79. Kam О. Н., Tonawanda N. Y. Triaxial balun for broadband push-pul power amplifier. Пат. США, № 3.504.306, кл. 333-26, 1970.

80. Розенбаум Л. Б. Анализ удельной мощности потерь в ферритовых сердечниках мощных высокочастотных трансформаторов.- Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТРС, 1975, вып.6.