192935. lajstromszámú szabadalom • Koaxális tápvonalból kialakított, 1:4 impedancia áttételü szélessávú nagyfrekvenciás transzformátor
3 192935 4 A találmány tárgya koaxiális tápvonalból kialakított, 1:4 impedancia áttételű szélessávú nagyfrekvenciás transzformátor. A nagyfrekvenciás technikában a különböző impedanciájú áramköröket egymáshoz impedancia transzformátorokkal illesztik. A különösen nagyobb frekvencia tartományban a transzformátorokat elosztott paraméterű hálózatokból, különösen tápvonal elemekből építik fel. Ezek a tápvonal elemek különböző hullámellenállásúak lehetnek, és hosszuk az alkalmazott nagyfrekvencia hullámhosszával vannali arányban. Egy ilyen Bzéles körben alkalmazott impedancia transzformátor egy negyed hullámhosszú tápvonal, amelynek a hullámellenállása a két illesztendő impedancia mértani középarányosa. Ennek a transzformátornak az a hátránya, hogy a pontos impedancia illesztés csak azon a frekvencián jön létre, amelynél a tápvonal villamos hossza negyedhullám hosszúságú. További hátrány, hogy az ultrarövidhullámú tartományban viszonylag hosszú tápvonalak adódnak, arai a helyfoglalás szempontjából hátrányos lehet. Impedancia illesztésre használatosak még az egy tápvonalszakasz adott helyén párhuzamosan kapcsolódó, rövidrezárt hangolócsonkok, amelyek szintén csak diszkrét frekvenciákon biztosítják a megfelelő illesztést. Szélessávú illesztésre szidó szerint csak olyan közelítő megoldások ismeretesek, amelyek lényegében a fentebb említett elemekből felépített bonyolult hálózatból állnak, és ahol az egyes hangolócsonkok, vagy transzformátor elemek az átviteli sáv különböző frekvenciáira vannak hangolva. Ilyen megoldásokkal - a gyakorlatban elviselhető méretek mellett - csak legfeljebb kétszeres frekvenciaátfogású sávszélesség érhető el. Szélessávú impedanciatranszformá torokra szükség van a szélessávú nagyfrekvenciás nagyteljesítményű erősítőknél is. Ezek a korszerű erősítők, félvezetős, elsősorban tranzisztoros erősítők, amelyek erősítő modulokból épülnek fel. Az erősítő modulok bemenetén a vezérlő jelet az egyes modulok között szét kell osztani, illetve kimenetükón a felerősített jelet újból összegezni kell. Ezekben a szétosztó illetve összegző áramkörökben van szükség olyan impedanciatranszformátorokra, amelyek viszonylag nagy frekvenciatartományt fognak át, és impedancia áttételük egésszámú többszörös, általában párosszámú többszörös. A találmány elé célul tűztük ki, egy a bevezetőben említett 1:4 impedancia áttételű szélessávú nagyfrekvenciás transzformátor kidolgozását, amelynek frekvencia átfogása mintegy 4-5-szörös, ugyanakkor a felhasznált tápvonal elemek hossza az átviteli frekvenciatartomány felső határán mérhető hullámhossznál lényegesen rövidebb. Ily módon a transzformátor méretei kicsik. A kitűzött célt a bevezetőben körülírt nagyfrekvenciás transzformátorral a találmány szerint úgy értük el, hogy a kisebb impedanciájú csatlakozásra két egymással párhuzamosan elrendezett tápvonal egyik végének belső ere, és földelt külső vezetője csatlakozik, az elsőtápvonal másik végének belső ere és a föld alkotja a nagyobb impedanciájú csatlakozást, a második tápvonal másik végének belső ere az első tápvonal másik végének külső vezetőjéhez csatlakozik, és a második tápvonal másik végén a külső vezető földelve van, továbbá a két tápvonal villamos hossza egyenlő. Ezzel a felépítéssel szélessávú impedancia transzformáció hozható létre. Az átviteli sáv felső határát az átviteli csillapítás úgy szabja meg, hogy 3 dB lesz a csillapítás azon a frekvencián, amelyen az egyes tápvonalak hosszúsága negyedhullámho3szúságú lesz, vagyis ahol a tápvonalak két vége közötti fáziskülönbség 90 °-ot ér el. Minél kisebb a fáziseltérés 90 °-nál, annál kisebb lesz a transzformátor átviteli csillapítása. Megengedett átviteli csillapítás nagysága meghatározza az adott hosszúságú tápvonal esetén elérhető maximális átviteli frekvenciát. Az átviteli tartomány alsó határfrekvenciáját az első tápvonal külső vezetőjének a két vége közötti induktivitásának a tápvonal hullámellenálásához képesti viszonya határozza meg. Minél nagyobb ez az induktivitár,érték a tápvonal hullámellenálásához képest, annál kisebb frekvencián jön létre 3 dB nagyságú átviteli csillapítás. A találmány szerinti szélessávú nagyfrekvenciás transzformátornál az első tápvonal hullámellenállása úgy méretezhető, hogy az a két csatlakozó oldal hullámellenálásának mértani középarányosa. Egy előnyös kiviteli alak szerint a tápvonalak villamos hossza az alkalmazott legnagyobb frekvencián mérhető hullámhossznak legfeljebb 0,1- szerese. Ilyen tápvonal hossz mellett a transzformátor járulékos átviteli csillapítása néhány tized dB-en belül tartható. Annak érdekében, hogy az átviteli tartomány alsó frekvenciahatárát minél kisebb érmékre hozhassuk, és ezáltal minél nagyobb átviteli sávszélességet érjünk el, a találmány szerint az első tápvonal ferritgyűrűre toroid tekercsként fel van tekercselve. Ezzel a megoldással elérhető, hogy az első tápvonal külső vezetőjének a két vég közötti induktivitása jelentősen megnő. A találmány szerinti transzformátor egy előnyös kiviteli alakjánál mindkét tápvonal azonos. A találmány szerinti koaxiális tápvonalból kialakított szélessávú nagyfrekvenciás transzformátort egy a mellékelt rajzon bemutatott kiviteli példa kapcsán ismertetjük részletesebben. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
