Согласующий трансформатор

 

СОГЛАСУЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР, содержащий жесткую коаксиальную линию , внешний проводник которой имеет постоянный диаметр, а внутренний проводник состоит из двух участков разного диаметра, между которь ш размещена четвертьволновая трансформирующая секция, имеющая цилиндрическую форму, отличающийся тем, что, с целью уменьшения продольньк размеров без ухудшения согласования , четвертьволновая трансформирующая секция имеет диаметр, равный большему диаметру из участков внутренне .го проводника, и в ней выполнеi но не менее трех кольцевых канавок прямоугольной формы,образукшочх замедляющую систему, глубина каждой из которых равна разности диаметров участков внутреннего проводника.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1!) .Д(д11 11 01 Р 5/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3416596! 18-09 (22) 31.03.82 (46) 07.10.84. Бюл. М 37 (72) !0.И.Пчельников, В.А.Писаревский, P.М.Дымшиц и Н.И.Данников (71) Московский институт электронного машиностроения (53) 621.372.831.6(088.8) (56) 1. Костюченко К. К. Малогабаритные трансформаторы импедансов дециметрового и метрового диапазонов.

Труды метрологических институтов

СССР. вып. 103 (163), M., 1970, с. 86-89.

2. Лебедев И.В. Техника и приборы

СВЧ. Т 1, M., "Высшая школа", 1972, с. 218-219 (прототип). (54)(57) СОГЛАСУЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР, содержащий жесткую коаксиальную линию, внешний проводник которой имеет постоянный диаметр, а внутренний проводник состоит из двух участков разного диаметра, между которве раз. мешена четвертьволновая трансформирующая секция, имеющая цилиндрическую форму, отличающийся тем, что, с целью уменьшения продольньм размеров без ухудшения согласования, четвертьволновая трансформирующая секция имеет диаметр, равный большему диаметру из участков внутреннего проводника, и в ней выполнено не менее трех кольцевых канавок прямоугольной формы,образующих замедляющую систему, глубина каждой из которьм равна разности диаметров участков внутреннего проводника.

1 1117

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к СВЧ технике, и может быть использовано в СВЧ устройствах, предназначенньм для согласования СВЧ трактов.

Известен согласующий трансформатор, содержащий металлический корпус с расположенной внутри него замедляющей системой, выполненной в виде змейки, с емкостным элементом на- 10 стройки f1) .

Недостатками данного согласукяцего трансформатора является то, что им невозможно обеспечить достаточно полного согласования ввиду существен- 15 ного отличия конфигурации замедляющей системы от конфигурации согласующих трактов, а также ввиду наличия соединительных разьемов, вызывающих дополнительные потери и отражения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является согласующий трансформатор, содержащий жесткую коаксиальную линию, внеш-25 ний проводник которой .имеет постоянный диаметр, а внутренний проводник состоит из двух участков разного диаметра, между которыми расположена четвертьволновая трансформирующая секция, имеющая цилиндрическую форму )2) .

Недостатком известного согласующего трансформатора являются большие продольные геометрические размеры. 35

Цель изобретения — уменьшение продольных размеров беэ ухудшения согласования.

Цель достигается тем, что в согласующем трансформаторе, содержащем

40 жесткую коаксиальную линию, внешний проводник которой имеет постоянный диаметр, а внутренний проводник состоит иэ двух участков разного диаметpà, между которыми расположена чет45 вертьволновая трансформирующая секция, имеющая цилиндрическую форму, четвертьволновая трансформирующая секция имеет диаметр, равный большему диаметру иэ участков внутреннего 50 проводника, и в ней выполнено не менее трех кольцевых канавок прямоугольной формы, образующих замедляющую систему, глубина каждой иэ которьм равна разности диаметров участков55 внутреннего проводника.

На чертеже приведена конструкцция согласующего трансформатора. где L — эквивалентная погонная индуктивность;

С вЂ” эквивалентная погонная о емкость; .и p — диэлектрическая и магнитная проницаемости среды соответственно, а ее волновое сопротивление определяется как (2) Z о

Электрическая длина четвертьволновой трансформирующей секции 4 выбирается 1 /2, что означает равенство геометрической длины h /4, где h 3 — замедленная электромагнитная волна. В этом случае при числе кольцевых канавок 5 не менее трех сдвиг фазы на каждую кольцевую канавку 5 не превышает 30 . При таком о относительно малом сдвиге фазы на период при определении эквивалентНоА погоннои инДУктивностн Ьо. н эквивалентной погонной емкости Со можно пользоваться предложением о квазистатическом распределении волны в рассматриваемой системе. Это позволяет эквивалентную погонную емкость

С определить как емкость между коаксиальными проводниками с диаметрами D u DZ единичной длины

740 2

Согласующий трансформатор содержит жесткую коаксиальную линию, внешний проводник 1 которой имеет постоянный диаметр D, а внутренний проводник состоит из двух участков 2 и 3 разных диаметров 01 и Р2 соответственно, между которыми расположена четвертьволновая трансформирующая секция 4 цилиндрической формы. Диаметр Dg четвертьволновой трансформирующей секции 4 равен диаметру D участка 3 внутреннего проводника и в ней выполнено не менее трех кольцевых канавок 5 прямоугольной формы, образующих замедляющую систему. Глубина кольцевых канавок 5 равна разности диаметров участков 2 и 3 внутреннего проводника (D2 D1).

Согласующий трансформатор работает следующим образом.

Замедление волны в четвертьволновой трансформирующей секции 4 с кольцевыми канавками 5 может быть найде1 но нэ формулы

L oCo и=

Ер

1117740

2 itЯ

С =-- — —. (3)

0 tn ИВ, В этом случае при определении I. можно просуммировать, на единице длины, индуктивность, создаваемую короткозамкнутыми радиальными линиями, образованными кольцевыми канавками 5, которые будут проявлять свойства короткозамкнутых радиальных линий, если ширина их не больше их глубины D -D . Как известно, индуктивное сойротивление короткозамкнутых радиальных линий пропорционально разностному тангенсу, который в рассматриваемом нами случае может быть заменен функцией, содержащей натуральный логарифм. В результате для эквивалентной погонной индуктивности трансформирующей секции 4 получаем следующее выражение

15

1. =-- 1,и

Р - D (4) о 2 D1

Подставляя полученные выражения для

L и С в формулы (1) и (2) находим 22. (s)

2 =-„- - — 6п — cn--. (6)

2Я f D Dn

1 а

2 =- -1п — —;

2Г : D) (7) 1 ГГ D

Z=„

2 2й 1P Dg (8) 40

Из выражения (6) видно, что волновое 30 сопротивление четвертьволновой трансформирующей секции 4 оказывается среднеквадратичным оносительно волнового сопротивления сопрягаемых коаксиалов, которые определяются формулами

Таким образом, четвер гьволновая трансформирующая секция 4 имеет среднеквадратичное сопротивление и при длине, равной 33/4, обеспечивает согласование коаксиальных трактов. При этом длина четвертьволновой трансформирующей секции 4 оказывается в п раз меньше длины известного 2 трансформирующего участка равной A/4, и определяется формулой Л fu D/Dz

4СпИ6 (9) где Я вЂ” длина электромагнитной волны, а с учетом (7) и (8) а ГГ л

4 22 (10) При этом, чем больше различие в волновых сопротивлениях Z1 и 2, тем больше глубина кольцевых канай вок 5 и тем больше замедление электромагнитной волны. Вследствие этого физическая длина четвертьволновой трансформирующей секции 4 сокращается.

Так как в данном согласующем трансформаторе не нарушается аксиальная симметрия электромагнитной волны, а участки 2 и 3 внутреннего проводника и четвертьволновая трансформирующая секция 4 являются естественным продолжением друг друга, условия согласования остаются такими же, как и в известном.

Таким образом, в данном согласующем трансформаторе длина меньше длины известного, а условие согласования не ухудшается.

Составитель Н. Ткачева

Редактор Н.Джуган Техред М. Тепер Корректор А.Тяска

Заказ 7267/38 Тираж 590 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4