广大无线电爱好者在制作巴伦,功率合成器(分配器)时经常在选择磁环,导线等问题大伤脑筋,且这些问题如果处理不当,必定效果不理想。经常在频率上和网上听到或看到有人抱怨,加了巴伦还不如不加……为了解决这些问题,要从高频变压器问题解决。本人根据一些资料,总结了一些关于传输线变压器的一些问题和大家共同探讨,有不当之处,请大家予以指正。
将高频传输线绕在具有高导磁率(u)低损耗的铁氧体磁环上就变成传输绝变压器,其电路从表面上看似乎与普通变压器没有多大差别,但实际上它们传递能量的方式是不相同的。普通变压器信号电压加在初级绕组的1、2端,使初级线圈有电流流过,然后由此产生的磁力线在次级(3、4端)感应出相应的交变电压,能量就是这样由输入端传到负载。而传榆线变压器的信号电压却加在1、3端,能量在两导线的介质间传播到负载。传输线变压器能量传输原理如图l-a所示。出于两根导线是紧靠绕在一起,所以导线任意点的线间电容都是很大的,而且在整个线长上是均匀分布的。由于导线是绕在高u磁芯上,故导线每一小段Δl的电感量是很大的,而且均匀分布在整个线段上。这些电容和电感量通常叫分布参数,由线间电容和导线电感组成的电路叫分布参数电路,如图1-b所示。
因此,传输钱可以看成由许多电感、电容组成的耦合链,从而产生了新的传输能量的方式。当信号电压u1加在图2的输入端(1、3端)时,出于传输线间电容较大,因此信源向电容c1充电,使c1贮能。而c1又通过电感l1放电,使电感贮能.电能变为磁能。然后,电感ll又向电容c2充电,磁能又变成了电能。如此循环不止,且把电磁能送到终端负载,最后被负载吸收。如果忽略了导线的欧姆损耗及导线问的介质损耗则输出端能量将等于输入端的能量,也就是说,通过传输线变压器,负载可以取得信源供给的全部能量。因此,在传输线变压器中,线间的分布电容不但不会影响高频能量传输而且是电磁能转换必要条件。由于电磁波主要是在导线间的介质中传播的,磁芯的铁磁损耗对信号传输的影响就大大减少,所以传输线变压器的最高工作频率就可以大大提高,这就构成了传输线变压器传递宽频带信号的可能。
传输线变压器的一个最基本构造单元是两条长度相等,且高频损耗很小的导线乎行并绕在磁环上(磁环是高频铁氧体),具有高导磁(u大)和低损耗的特点。磁芯类型一般有nxo(镍锌铁氧体)和mxo(锰锌铁氧体两系列)mxo通常用于频率较低的场合,当信号频率超过50mhz用nxo为宜。由传输线理论可知,当传输线阻抗zc= ,传输线处于无反射波的行波状态,能量全部送到负载。
例如:当rs=12.5Ω,rl=50Ω,则zc=25Ω,也就是要选用25Ω得传输线。当rs=50Ω,rl=50Ω,则zc=50Ω,也就是要选用50Ω得传输线。
综上所述,传输线变压器的最重要的问题是传输线的的分布参数的均匀度和传输线的阻抗。好多爱好者在业余条件都是用双绞或三绞和的漆包线绕制,这样不可避免的产生不均匀性和阻抗的不确定性,势必造成插入损耗增加,平衡恶化。所以专业的传输线变压器一般使用同轴电缆绕制。使用同轴电缆的好处是显而易见的,分布参数均匀,阻抗确定。但使用同轴电缆也有一个缺点,就是普通的电缆一般较粗较硬,很难在磁环穿绕。所以,一般使用的是聚四氟乙烯同轴电缆,四氟电缆的好处是,在很细的直径可以损耗很小的传递极大的功率。且特征阻抗的规格较多,选择余地较大。
关于穿绕匝数和磁环选择,笔者将另文说明,欢迎广大前辈指正,谢谢!
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