Высокочастотный дроссель

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социалистическик

Республик (,748525 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено29.12.75 (21)2305263/24-07 с присоединением заявки. l4 2332053/07 (23) Приоритет(5l )NL. Кл.

Н 01 Р 37/00

Государственный комитет

Опубликовано 15.07.80. бюллетень ¹ 26 но делам изобретений и открытий (53) УДК621.318. ..435 (088.8) Дата опубликования описания 18.07.80 (72) Автор изобретения

A. В. Семенов (71) Заявитель

Сибирский физико-технический институт им. В. 5. Кузнецова при Томском государственном университете (54) ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ QPOCCEJlb

1.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в ВЧ и СВЧ технике, например, в уси лителях, генераторах и диодных управляющих устройствах (выключателях, переключателях, аттенюаторах, фазовращателях и огра 5 ничителях), Оно также может использоваться в электроприборах для подавления в широком диапазоне частот помех искрового характера (в устройствах с системами зажигания, в

10 электрических бритвах и т. д.).

Извес тны высокочастотные дроссели, содержащие однослойную ити многослойную катушку индуктивности с цилиндрическим ферромагнитным сердечником (1$. Недостатком таких дросселей является небольшой, не превышакнпий значения 10, коэффиттиент перекрытия по частоте. Увеличение индуктивности как однослойной, так и многослойной катушек, а также последовательное соединение однослойной и многослойной катушек не приводит к существенному увеличению коэффициента перекрытия по частоте из-эа появления в дросселях одного или нескольких последовательных резонансов . В однослойных дросселях последовательные резонансы появляются на частотах, на которых фаэовая дйина отрезка спиральной линии, обра. зованной катушкой и внешними (общими) проводниками, становится кратной it.

В многослойных дросселях при большой величине их индуктивности могут иметь место собственные последовательные резонансы катушек, в дросселях, содержащих последовательно соединенные однослойную и многослойную катушки всегда имеется последовательный .резонанс, обусловленный индуктивностью однослойной катушки и емкостью многослойной.

На частотах последовательных резоттансов величина входного сопротивления дросселей существенно уменьшается; потери, вносимые дросселями в шунтируемые цепи, увеличиваются, а развязка (затухание между соединяемыми дросселями цепями) уменьшается.

3 7485

Из известных высокочастотных дросселей наиболее близким по технической сущности к заявляемому является дроссель, содержащий соосно расположенные ферритовый цилиндрический сердечник с проволочными выводами, намотанную на сердечник однослойную обмотку и резистор, концы которого гальванически соединены с выводами обмотки (2 1.

Недостатком такого дросселя является щ небольшой коэффициент перекрытия по частоте.

В дросселе-прототипе резистор, включенный параллельно обмотке, уменьшает величину развязки и увеличивает вносимые 15 потери во всем рабочем диапазоне час° тот (за счет активного сопротивления и паразитной емкости резистора), значительно уменьшает добротность дросселя на частотах параллельных резонансов, но 2р оказывает слабое влияние на добротность дросселя на частотах последовательных резонансов, имеющих место в линиях, образованных обмоткой и внешними проводниками, . 25

Белью изобретения является расширение полосы рабочих частот.

Бель достигается тем, что в в rcorrqчастотном дросселе, содержащем цилиндрический сердечник, на который намотана Зр обмотка, и резистор, последний выполнен в виде изолированного от обмотки кольце вого пояска, размещенного вдоль сердечника. Обмотка дросселя выполнена однослойной или однослойной на краях сердеч- zs ника (или на одном крае) с целью получения высокой верхней рабочей частоты и многослойной на участке кольцевого пояска по его ширине с целью получения низ- кой нижней рабочей частоты. Ширина 4р кольцевого пояска равна половине длины обмотки.

Удельное поверхностное сопротивление резистивной пленки при однослойной обмот-45 ке выбрано в пределах 1-"10 кОм/О, при обмотке, однослойной на краях и многослойной в средней части — 0,01 — .

1 кОм/и . Длина многослойной части обмотки не превышает ширины кольцевого пояска.

На фиг. 1 показан предлагаемый дроссель с однослойной обмоткой на фиг. 2— дроссель с однослойной обмоткой на краях и многослойной в средней части сердечника.

Каждое из устройств содержит цилиндрический сердечник 1 с проволочными выводами 2, кольцевой поясок 3 из резистив ного материала, нанесенный методом тонко25 4 пленочной или толстопленочной технологии на среднюю часть сердечника, диэлектрический слой 4 с малым значением относительной диэлектрической проницаемости, нанесенный на сердечник и кольцевой поясок, и обмотку 5 из тонкого медного провода, концы которой гальванически соединены с проволочными выводами 2.

Назначение диэл ек трич еского слоя— уменьшение паразитной межвитковой емкости обмотки и защита резистивного слоя от влияния окружающей среды.

Однослойная обмотка первого дросселя (фиг. 1) и однослойные части обмотки второго дросселя (фиг. 2) выполняются сплошными или с небольшим шагом. Намотка многослойной части второго дросселя может быть произведена любым способом.

На низких частотах сопротивления обоих дросселей нбсят индуктивный характер. Резистивные кольцевые пояски не уменьшают индуктивность дросселей, поскольку добротность поясков не превышает единицы. С ростом частоты развязка и входные сопротивления дросселей увеличиваются и достигают максимальных значений на частотах первых параллельных резонансов (первые максимумы развязки и входных сопротивлений). Потери, вносимые дросселями в шунтируемые цепи, на частотах параллельных резонансов имеют минимальные значения. Qnsr дросселя,. представленного на фиг. 1, первый параллельный резонанс имеет место на частоте, на которой фазовая длина отрезка спиральной линии, образованная обмоткой и общими проводниками, становится равной Ж(2.

0ля дросселя, представленного на фиг, 2, первый параллельный резонанс имеет место на собственной резонансной частоте многослойной части обмотки.. При дальнейшем увеличении частоты в дросселях наступают последовательные резонансы. Развязка и входные сопротивления дросселей на частотах последовательных резонансов падают, а вносимые потери (в шунтируемые дросселями цепи) возрастают. Однако благодаря шунтирующему действию резистивных поясков, связанных с обмотками дросселей трансформаторной и емкос1 ной связью, добротности дросселей на частотах последовательных резонансов полу« чаются малыми, входные сопротивления— достаточно большими (не менее 3 Ком), развязка - значительной (не менее 2830 дБ для дросселей,,включенных последовательно в цепи с характеристическим сопротивлением 50 или 75 Ом), а вносимые потери в шунтируемые цепи - малыми (не превышают 0,1 дБ для цепей с указанными значениями характеристических сопротивлений ) .

В дросселе, изображенном на фиг. 1, первый последовательный резонанс наступает на частоте, на которой фазовая длина отрезка спиральной линии становится равной Ir,в дросселе, изображенном на . фиг. 2 — на частоте, на которой индуктив- 0 ное сопротивление однослойных частей обмотки становится рчвным емкостному сопротивлению многослойной части обмот ки. В первом дросселе могут иметь место несколько параллельных и последователь- 15 ных резонансов, обусловленных резонансными свойствами спиральной линии. Наиболее высокочастотным резонансом в однослойном дросселе является собственный параллельный резонанс обмотки. Рля второго 20 дросселя наиболее высокочастотным является собственный параллельный резонанс однослойных частей обмоток. На частотах выше последнего параллельного резонанса эквивалентная схема первого дросселя 25 представляет линию, состоящую из емкостей между витками и емкостей между витками и общими проводниками (на этих частотах дроосель резонансными свойствами не обладает). Однослойные части втс 30 рого дросселя на частотах выше собственной резонансной частоты однослойных частей обмотки имеют аналогичную эквивалентную схему. С дальнейшим ростом частоты развязка и входные сопротивления 35 дросселей уменьшаются, а вносимые потери увеличиваются.

На частотах выше частоты последнего параллельного резонанса трансформаторная связь между обмоткой и резистивным 40 пояском в обоих дросселях отсутствует, и шунтирующее действие резистора уменьшается (шунтирующее действие резистора проявляется только благодаря наличию емкостной связи между обмоткой и резис- 45 тором ) .

1. Высокочастотный дроссель, содержащий цилиндрический сердечник, обмотку и резистор, отличающийся тем, что, с целью расширения полосы раВходные сопротивления обоих дросселей на СВЧ носят емкостный характер и по существу определяются емкостью между

50 крайними витками и емкостью этих витков на общие проводники (влиянием выводов дросселей на их входные сопротивления пренебрегаем, так как при использовании дросселей на СВЧ вЂ” на частотах выше

300-1000 Мгц — длина их выводов оставляется минимально возможной) .

Ширина резистивного пояска выбрана равной половине длины обмотки. Большая

25 6 ширина пояска уменьшает развязку на СВЧ (за счет шунтирующего действия резисто+ ра), меньшая ширина увеличивает индуктивность рассеяния между обмоткой и резистором, что уменьшает входное сопротивление и развязку на частотах последовательных резонансов. С целью умень щения индуктивности рассеяния между однослойными частями обмоток и реэисто1 ром длина многослойной части обмотки во втором дросселе не превышает ширины кольцевого пояска.

Поскольку для получения максимального входного сопротивления дросселей на частотах последовательных резонансов необходимо, чтоб выполнялось условие:

1 (Я = ю, (В+Ь. ), roe R — сопротивление резистора, прйведенное к обмотке; Щ( частота последовательного резонанса; ф- взаимная индуктивность между pet зистором и обмоткой: % ч — .индуктивность рассеяния, обусловленная магнит ным потоком, cIlBIIJlBHHBIM только с реэис тором (приведенная к обмотке), Поскольку частоты последовательных резонансов у обоих дросселей различны (у второго дросселя Юр значитещ,но меньше), то удельные поверхностные сопротивления резистивных поясков у обоих дрос селей также выбраны различными.

Величина индуктивности дросселя с однослойной обмоткой может достигать нескольких мГ, величина индуктивности дросселя с однослойной обмоткой на краях сердечника и многослойной в средней его части — нескольких десяткой мГ. При этом отношение верхней рабочей частоты к нижней на уровне вносимых потерь

0 1 дБ (потерь, вносимых в цепи с наиболее распространенными характеристическими сопротивлениями для ВЧ и СВЧ устройств50 или 75 ОМ) составляет для первого дросселя — (104-10 ) и для второго— (10 — 10 ) и более (при верхней рабочей

5 частоте обоих дроссрлей единицы ГГц).

На основе предлагаемого дросселя могут быть созданы электро-и радиотехнические устройства с коэффициентами перекрытия по частоте на 2-4 порядка большими, чем устройства с известными дросселями.

Формул а изобретения

74 85

ôèã. 1 фиг.2

Составитель В. Мяснякова

Редактор Г. Кузнецова Техред М.Кузьма Корректор M. Пемчик

Заказ 4250/41 Тираж 844 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул, Проектная, 4

7 бочих частот, указанный резистор выполнен в виде изолированного от обмотки кольцевого пояска размещенного вдоль сердечника.

2. Йроссель по.п. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что обмотка на участке кольцевого пояска выполнена многослойной, а на нстальной части сердечника однослойной.

3. Проссель по пп. 1, 2, о т л и— ч а ю щи и с я тем, что ширина кольце25 8 вого пояска равна половине длины обмоч ки.

Приоритет по пп. 2, 3 исчислять от 09.03.76.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рабкин Л. И., Новикова 3. И.

Катушки индуктивности на ферритовых сердечниках, Л., Энергия, 1972, . с. 116.

2, Патент США % 3835370, кл. 323/78, 1974 (прототип).