Главная Устройства сложения и распределения 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 [ 44 ] 45 46 47 48 49 мами которых включены развязывающие резисторы? Такая схема существует - это дюжно обосновать нижеследующим построением соответствующих матриц ITY \ Примем в качестве исходной матрицу (2.46) и представим ее элемент (-2) суммой двух элементов (-1). Сохраним в третьем столбце этой матрицы любой из элементов (+1) и один из полученных элементов (-1), а остальные два (+1 н -1) перенесем в те же строки образуемого четвертого столбца, дополнив его нулевым элементом. В результате получим матрицу 1110 1-1 0 1 1 0-1-1 строки которой ортогональны, что означает развязку между тремя входами, а все столбцы, начиная со второго, ортогональны первому столбцу. Это означает, что при равноамплитудных синфазных источниках на упомянутых трех входах мощность не поступает в развязывающие резисторы, которые могут быть включены треугольником (рис. 14.1) или эквивалентной звездой . Для получения следующей по порядку матрицы 1Т¥ воспользуемся, в качестве исходной, главной подматрицей размером (4x4) в (2.47) и получим из нее процессом, аналогичным рассмотренному выше, что 1110 0 0 1-10 110 10 0-101 1 0-1 0-1-1 В общем случае размеры таких матриц будут х IN{N-1)/2--11 и их можно прямо получать нз матриц типа (2.48), обобщающих (2.46) и (2.47). Нетрудно видеть, что, реализуя единственным резистором каждый из (jV - 1)2 столбцов, содержащий только два ненулевых элемента (+1) и (-1), получим идеализированную схему с полным Л/-угольником равных развязывающих резисторов [64]. Заменив их эквивалентной Л/-лучевой звездой, получим схему (рис. 14.2), рассмотренную в [65] применительно к реальным трансформаторам*. Не нарушая свойств схемы рис. 14.2, можно заменить каждый из составляющих ее идеальных трансформаторов согласно рис. 10.5, а при L = оо. Это приводит к увеличению напряжений, определяющих величины индукции в магнитопроводах реальных * В [90] приведены различные схемы со звездой развязывающих резисторов и рассмотрены общие вопросы построения многополюсных устройств сложения (деления) мощности. устройств, но обеспечивает, в отличие от схемы рис. 14.2, одинаковые напряжения между обмотками во всех Тр. Введением дополнительных обмоток (рис 14.3) можно получить идентичные режимы работы всех Тр и минимальные величины напряжений, определяющих индукции в магнитопроводах [931. Схемы типа рис. 14.3, а очевидным образом распространяются на произвольные N входов и имеют соответственно N + 1 или облюток на каждом из идентичных Тр (рис. 14.3, б). В общем случае, помимо развязывающих резисторов (ФР), включенных между входами (или вместо них), кюгут быть введены аналогичные группы идентичных резисторов между эквипотенциальными в рабочем режиме зажимами Ij, 2i, iVji 1,; 2 /V.,; 1n-2, 2iv-2, Nn-2- Это позволяет значительно увеличить развязку в реальных конструкциях. Рассмотренные выше схемы обеспечивают сложение мощности при последовательном соединении в цепи суммирования и на этой основе строятся устройства последовательного типа. В противоположность им, дающим повышающую трансформацию к общей нагрузке, осуществимы устройства параллельного типа (рис. 14.4) с идентичными трансформаторами, в частности, 1:1. Помимо уменьшения уровня сопротивления к общей нагрузке, они принципиально отличаются еще и тем, что в рабочем режиме сложения равных мощностей синфазных источников индукция в каждом из магнитопроводов равна нулю и отсутствуют, стало быть, потери мощности в них*. Обусловлено это тем, что сумма равных напря- Рис. 14.1. Идеализированная схема последовательного типа с тремя развязанными входами Рис. 14.2. Идеализированная схема последовательного типа с N развязанными входами Магнитопроводы необходимы только для обеспечения развязки между входами и принципиально достаточно иметь единый магнитопровод прн надлежащих направлениях намотки на нем всех обмоток. жений на вторичных обмотках всех Тр равна нулю, а значит, и напряжение на каждой из них равно нулю, т. е. обмотки всех Тр можно считать короткозамкнутыми. Существование развязки между всеми входами просто доказывается с помощью матрицы (2.31). Нетрудно видеть, что схема рис. 14.4 является обобщением схемы рис. 12.2 при р = 9 = 1 2 на случай произвольного yv. При/V> 2 количество развязывающих резисторов превышает на единицу их минимум. Как п в схеме рис. 14.1, развязывающие резисторы могут включаться Л'-лучевой звездой (или полным /V-угольником) непосредственно между входами. Справедлива замена идеальных Тр согласно рис. 10.5, а, которая приводит к обобщению автотрансформаторной схемы рис. 1.10, б (см. § 14.4). Рис. 14.3. Симметричные устройства последовательного типа: а - для JV = 3 (штрихами показан вариант с дополнительной трансформацией); б - общий случай без дополнительной трансформации Рис. 14.4. Схема устройства параллельного типа с Л' развязанными входами 14.2. УСТРОЙСТВА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ТИПА Заменив в схеме рис. 14.2 все Тр 1 : 1 согласно рис. 10.5, а и выполненными в виде ЭТЛ, получим схему рис. 14.5 [51-53], которую будем анализировать раздельно для областей нижних и верхних частот. Область нижних частот. Рассмотрим три основных варианта выбора величин шунтирующих индуктивностей элементарных ТЛ. 1. Шунтирующие индуктивности одинаковы: Li = L (i = 1,2, 3, N - 1) - идентичность конструкций всех линий. Матрица проводимостей устройства имеет вид 1/;? о о о ... о (l/.) + l wL l cuL 1/icuL \/jioL {\/R)+2/j(oL 2 faL 1 / jioL 2/;caL \/j(,yL 2/jaL (\/R)-(N-\)/ja>Lj (14.1) a матрица IS] определится с помощью (2.7). Для полной развязки между всеми входами необходимо и достаточно, чтобы матрица IY] была диагональной. Это достигается включением развязывающих индуктивных элементов между входами устройства, так как их проводимости в этом случае добавятся с обратным знаком к соответствующим элементам матрицы (14.1). Поэтому развязывающие индуктивности должны удовлетворять соотношению Li = = L/(niin {i, k} - 1) и образовывать полный (N - 1)-угольник между входами 2, 3, N. Проводимость на i-M входе определится тогда суммой всех элементов i-й строки (или i-ro столбца) матрицы (14.1): +(i-1)(2/V -l) 2coL, т. е. результирующая индуктивность, шунтирующая i-й вход, L/2 = 2L/(i-1) (2/V -i). (14.2) Соответственно матрица [S] является диагональной: [5] = cliag0, 2c{l-N) 4-f-2c(l-iV) 2c(3-2iV) 4 4-2c(3-2Л') с (1-0 (2N~i) i + c(i - l)(2N 9 Зак. 1079 )f = R Mi. Рис. 14.5. Устройство последовательного типа с входами 2№ Когда отсутствуют развязывающие индуктивности и когда, как обычно, напряжения на всех входах почти одинаковы, шунтирующая i-й вход индуктивность мало отличается от (14.2). 2. Шунтирующие индуктивности = (/V - i) Lq (i = 1, 2, 3, iV - 1). При этом обеспечивается одинаковая индукция в магнитопроводах ЭТЛ, сечения которых увеличиваются пропорционально продольным напряжениям, а числа витков их линий равны. Здесь Lq - индуктивность проводника линии, продольное напряжение на котором равно напряжению на входе линии. Матрица проводимостей имеет вид: о 1 + 0 (N-1) (N-1) (N-1) I (N-1) + (N-1) (N-2) (N-1) (N-2) (N-1) (N-2) N-1 .(14.3) Здесь и далее d = R/jcoLq. Развязывающие индуктивности определяются выражением min {/, k) - 1 и при наличии их результирующая проводимость на i-м входе, равная сумме элементов t-й строки (или i-ro столбца) матрицы (14.3), составляет = 2 Vik (1/) + (i- 1) mLo, т. е. индуктивность, шунтирующая i-й вход, = Lo/(i - 1). При этом (14.4) [5] = diag 0, {i-l)d 2+d 2 + 2d i - l)d J 2 + (<-l) 3. Шунтирующие индуктивности = {N - ifLf, (i = 1, 2, 3, N - I) позволяют обеспечить одинаковую индукцию в идентичных магнитопроводах ЭТЛ путем увеличения чисел витков пропор-266 ционально продольным напряжениям. Матрица проводимостей устройства имеет вид: о l-f-0 (N-1) (N-1) (N-2) (N-l) 1 (N-I) (N-1)2 (N-2)2 (N-1)- (N -2) = N- 1 (14.5) Развязывающие индуктивности min {I. k) - l p=l a В ИХ присутствии проводимость на i-м входе 2 4(N-p) j(i>Lo Индуктивность, шунтирующая i-й вход, начиная со второго (Li = оо), равна L,-2 = - (14.6) и соответственно [5] = diag О <-) (N-V) (N-2) (N-\) i- 1 (N-\) (N-2) (N-p) pi -P Таким образом, для получения полной развязки на нижних частотах в устройстве рис. 14.5 при N >2 необходимо и достаточно между всеми входами, кроме первого, подключить полный 9* 267 |
© 2007 EPM-IBF.RU
Копирование материалов разрешено в случае наличия письменного разрешения |