专利名称：平衡～不平衡单双端阻抗转换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线电通信领域的天线技术，尤其是天线的阻抗转换装置。二. 背景技术-天线等效阻抗高，其等效辐射电阻也高，可提高天线在发射时的辐射效率，改善通信效果。通常天线等效阻抗设计较高，釆用600Q的等效阻抗。全波对称电偶极子 天线的等效辐射电阻约为600fi，故该转换器理论上最好必须配全波对称电偶极子天 线。为便于天线调谐，必须将600Q阻抗转换成约200Q的阻抗。实际上，对于固定长度的对称电偶极子天线，在短波工作频率范围内，全波对称 电偶极子天线或半波对称电偶极子天线是对某些固定的频率点而言的。对于不同的频 率，天线长度呈现不同的波长，所以在短波工作频率范围内很难用全波对称电偶极子 天线或半波对称电偶极子天线来描述固定长度天线的类型。也很难用600Q电阻来描 述固定长度天线的阻抗。600Q天线阻抗是对某一特定的频率点而言的，是设计天线 阻抗转换器时的一种假设而已。由于天线调谐器具有很强的调谐能力，对于在非全波 对称电偶极子天线或非半波对称电偶极子天线的频率点，阻抗转换器也能正常工作。三. 发明内容本实用新型目的是提出一种天线阻抗的转换装置，即一种平衡 不平衡单双端阻 抗转换器，提出一种与地面发射设备使用的对称全波偶极子天线和天线调谐器配套的 装置，对于在非全波对称电偶极子天线或非半波对称电偶极子天线的频率点，阻抗转 换器也能正常工作，即构成平衡 不平衡单双端阻抗转换器，实现阻抗匹配，改善通 信效果，提高工作效率，以满足用户的要求。本实用新型的术解决方案是平衡 不平衡单双端阻抗转换器，由一个初级线 圈和二个串接的次级线圈构成，天线调谐器的输出端连接阻抗转换器的初级线圈，二 个串接的次级线圈分别连接对称电偶极子天线，初级与次级线圈绕制的磁芯是功率磁 芯，磁芯导磁率在100 300之间；初级与次级三个线圈采用三线绞合绕制，增加线 圈初、次级间的分布电容，使线圈初、次级间分布电容和导线分布电感形成传输线。 阻抗转换器在电性能上是一个高功率、大电流、高电压、阻抗变换复杂的平衡 不平 衡传输线阻抗转换器。本实用新型的有益效果本实用新型可作为600Q 200Q平衡 不平衡阻抗转换器，在发射机上做过指标测试和负荷试验，完全满足要求。本实用新型作为地面发射机全波对称电偶极子天线和天线调谐器之间作平衡 不平衡变换和600Q 200Q 阻抗转换用；也适用于地面发射机半波对称电偶极子天线和天线调谐器之间作平衡 不平衡变换和阻抗转换用；也适用于其它地面发射机全波或半波电偶极子天线和天线调谐器之间作平衡 不平衡变换和阻抗转换用。也适用于10m或20m对称电偶极子 天线和天线调谐器之间作平衡 不平衡变换和阻抗转换用。本实用新型承受功率大， 插入损耗小，适用范围广，可靠性高。四、
图1是平衡 不平衡阻抗转换器电路方框图， 图中磁芯T1，初级线圈L1、次级线圈L2、 L3。五.具体实施方式
本实用新型在外形上是一个采用大外径、内外径之比大(在高频段时线圈品质因 素高且便于线圈散热)、大高度的环形功率磁芯的线圈；内部变压器磁芯用8个RP250P (84咖X46mmX15mm)功率型磁芯，分二组用聚乙烯醇縮醛胶胶合。导线型号为 AFK-250-600V-4平方毫米。三股导线绞合后绕制，其中L2、 L3的导线绕5圈，Ll导 线绕6圈。变压器放在盒内采用框架固定，磁芯和金属接触的上下面用宽防波套作为 减震，防止磁芯因受外界的应力而破碎。此设备是600Q 200Q平衡 不平衡阻抗 转换器，工作频率范围在2MHz 30MHz;额定输入功率为iOO(W(连续波)，最大输入 功率为1500W;平衡端(天线端口)的阻抗为600Q，不平衡端(天线调谐器端口) 阻抗为200Q;工作温度为-55°C +55°C;要求插入损耗小于0. 2dB。采用独立设计 的盒状结构，引出端和外壳之间采用高频瓷介绝缘子绝缘，增加抗电强度。外部接线 方式采用射频插头和蝶形螺母相结合，方便拆卸。由于固定长度的对称电偶极子天线在短波工作频段范围内天线阻抗很复杂，在频 段低端的某些频率点上，天线呈现的阻抗很低，阻抗转换器线圈中导线通过的电流极 大。在频段高端，在某些频率点上天线又呈现极高的阻抗，而变换器传输功率又很大 (最大时1500W)，所以阻抗转换器输出端口的电压极高。磁芯中线圈磁通量和外加有效电压之间关系为Omax=U/4.44/w........................ (1)式中Omax:线圈中最大磁通量，单位韦伯；U:天线输入端口 (阻抗转换器输出端口)的最大有效值电压，单位伏特； /:发射机工作频率，单位赫兹；W:线圈所绕匝数，单位匝；由上式可见，由于天线输入端口在频段高端的某些频率点上的有效值电压极高， 所以阻抗转换器线圈中的磁通量极大。磁通量和磁感应强度的关系为Bmax=Omax/S..................... (2)式中Bmax:最大磁感应强度，单位韦伯/平方米(等于1特斯拉，也等于10000 高斯)；Omax:线圈中的最大磁通量，单位韦伯-, S:磁路截面积，单位平方米；由上式可见，对一定截面积的磁路而言，线圈中磁通量越大，线圈中的磁感应强度就越大，磁芯的损耗也越大，磁芯的温度也就越高。为了减少磁芯损耗，降低磁芯 温度，线圈中的磁感应强度不宜取得很大， 一般取100高斯。所以当天线阻抗极高时， 必须采用磁路面积很大的磁芯，以降低变换器磁芯中的磁感应强度，减小磁芯的功率 损耗。对于阻抗转换器磁芯导磁率选择也必须适宜，磁芯导磁率如下-' + j li " ........................ ( 3 )式中U:磁芯总导磁率；U ':磁芯导磁率的实部，表示磁芯的有效磁导率；j W '': 磁芯导磁率的虚部，当线圈中通过交流电流时，磁芯将产生有功损耗(磁滞损耗)。为了提高变换器在频段低端传输功率时的效率，变换器必须有较大的电感量，以 减少磁化电流，提高变换器传输功率时的效率。采用有效导磁率较高的磁芯，可以减 少线圈匝数，减小阻抗转换器的体积。而磁芯导磁率较高，磁芯的工作频率就较低， 在频段高端，磁芯有效导磁率几乎为零，而磁芯虚部导磁率却很大，所以磁芯损耗较 大，因此磁芯的导磁率不能太高。磁芯导磁率也不能太低，因为在这种情况下磁芯有 效磁导率太低。为了满足阻抗转换器线圈在低频段的电感量，线圈匝数必将增多，阻 抗转换器体积增大。所以磁芯导磁率必须适宜， 一般取磁芯导磁率在100 300之间。即使采用导磁率在100 300之间的磁芯，在频段高端，磁芯的有效导磁率也较低，磁芯损耗也较大，所以采用一般的初、次级分开的方式绕制线圈，在频段高端， 发射机很难将功率通过阻抗转换器的磁路将功率传输到天线输入端口 。为了使变换器 在高频段能正常工作，线圈必须采用三线绞合绕法，以增加线圈初、次级间的分布电 容，使线圈初、次级间分布电容和导线分布电感形成传输线，这样在高频端发射机才 能将发射功率通过阻抗转换器由天线调谐器传输到天线输入端。设计阻抗转换器，天线在频段内的阻抗状况是重要设计参数之一，但对于对称电 偶极子天线，天线阻抗很难用仪表测量，这就给设计阻抗转换器带来极大的困难。因 此只能对天线的最大阻抗和最低阻抗作一个大概的估计，再根据阻抗转换器的输入功 率来估算出线圈二端的最高电压和线圈导线中承载的最大电流。根据导线中承载的最 大电流选择导线的线径，根据线圈二端的最高电压选择磁芯的磁路截面积，从而确 定所需的磁芯。然后将制成的阻抗转换器在发射机上和天线相连并进行发射试验，根 据试验结果对阻抗转换器所用的导线和磁芯进行修正。这样试验——修正一^验一 一再修正，直到满足要求。综上所述，所设计的阻抗转换器在电性能上应该是一个高功率、大电流、高电压、 阻抗变换极为复杂的平衡 不平衡传输线阻抗转换器。在外形上应该是一个采用大外 径、内外径之比大(在高频段时线圈品质因素高且便于线圈散热)、大高度的环形功率磁芯(增大磁路截面积，使磁路截面积的磁感应强度小于100高斯)和大线径导线绕制线圈(导线中通的电流很大)的平衡 不平衡阻抗转换器。
权利要求1、平衡～不平衡单双端阻抗转换器，其特征是由一个初级线圈和二个串接的次级线圈构成，天线调谐器的输出端连接阻抗转换器的初级线圈，二个串接的次级线圈分别连接对称电偶极子天线，初级与次级线圈绕制的磁芯是功率磁芯，磁芯导磁率在100～300之间；初级与次级三个线圈采用三线绞合绕制，增加线圈初、次级间的分布电容，使线圈初、次级间分布电容和导线分布电感形成传输线。
2、 根据权利要求1所述的平衡 不平衡单双端阻抗转换器，其特征是绕制线圈 导线为AFK-250-600V-4平方毫米。
3、 根据权利要求1所述的平衡 不平衡单双端阻抗转换器，其特征是三股导线 绞合后绕制，其中二个次级线圈绕5圈，初级线圈绕6圈。
专利摘要平衡～不平衡单双端阻抗转换器，由一个初级线圈和二个串接的次级线圈构成，天线调谐器的输出端连接阻抗转换器的初级线圈，二个串接的次级线圈分别连接对称电偶极子天线，初级与次级线圈绕制的磁芯是功率磁芯，磁芯导磁率在100～300之间；初级与次级三个线圈采用三线绞合绕制，增加线圈初、次级间的分布电容，使线圈初、次级间分布电容和导线分布电感形成传输线。本实用新型可作为600Ω～200Ω平衡～不平衡阻抗转换器，在发射机上做过指标测试和负荷试验，完全满足要求。其受功率大，插入损耗小，适用范围广，可靠性高。
文档编号H04B1/40GK201122959SQ20072004258
公开日2008年9月24日 申请日期2007年11月19日 优先权日2007年11月19日
发明者李庆祥 申请人:熊猫电子集团有限公司;南京熊猫电子股份有限公司;南京熊猫汉达科技有限公司