Разработка и исследование унифицированных модулей широкополосных трансформаторов типа длинной линии

Техническое задание
на разработку и исследование унифицированных модулейширокополосных трансформаторов типа длинной линии (ТДЛ) для усилителей каналовуплотнения в линиях электропередач.
Область применения
Широкополосный трансформатортипа длинной линии для усилителей каналов уплотнения в линиях электропередач.
Назначение
Разработка и исследованиеТДЛ.
Анализ основных перспективныхТДЛ.
Разработка экспериментальногоширокополосного усилителя на основе ТДЛ.
Технические требования
Перспективный широкополосныйтрансформатор
коэффициент широкополосности ~10000раз;
волновое сопротивление ρ- 75(50)Ом;
Экспериментальный усилительна основе разработанного ТДЛ
напряжение питания при токепотребления 100мА — 15±1В;
коэффициент усиления КУ — 12±1дБ;
коэффициент шума – не более3.0дБ;
входные и выходныесопротивления – в пределах 30-80Ом;
сопротивления источникасигнала
(генератора) и нагрузки –75(50)Ом;
нелинейные искажения,оцениваемые
динамическим диапазоном поинтермодуляции
третьего порядка – 90-120дБ;
Условие эксплуатации
Нормальные условия ГОСТ22261-82
температура окружающей среды –(20±5)0С;
относительная влажностьвоздуха — (30-80)%;
атмосферное давление –(84-106)кПа;
Рабочие условия по ГОСТ22261-82
температура окружающей среды –(-10 ÷ +45)0С;
относительная влажностьвоздуха — 60%;
атмосферное давление –(84-106.7)кПа;
частота питающей сети –(50±0.5)Гц;
напряжение питающей сети –(220±10%)В;
Исследуемый широкополосныйтрансформатор должен обеспечивать максимально широкую полосу пропускания вовсем диапазоне частот.
Требования к охране труда
Отразить следующие вопросы:опасные и вредные факторы; меры по их снижению; расчет наиболее опасного фактора;пожарная безопасность.

Аннотация
В дипломном проектеисследуются и анализируются вопросы связанные с разработкой широкополосныхтрансформаторов типа длинной линии (ТДЛ). В результате исследования разработанТДЛ, удовлетворяющий оптимальным требованиям, предъявляемым к современнымширокополосным трансформаторам. Получены рекомендации по использованию ТДЛ вширокополосных усилителях перспективной радиоэлектронной аппаратуры, а так женамечены пути дальнейшего совершенствования трансформаторов подобного типа.

Annotation
In the degreeproject questions connected with development of broadband transformers such aslong line (TLL) are investigated and analyzed. As a result of research it isdeveloped TLL, satisfying the optimum requirements showed to modern broadbandtransformers. Recommendations for use TLL in broadband amplifiers of theperspective radio-electronic equipment and as ways of the further perfection oftransformers of similar type are planned are received.

Введение
Широкополосные трансформаторысопротивлений и устройства, выполненные на их основе (сумматоры-делителимощности, направленные ответвители и т.п.), определяют основные показателиразнообразной радиоэлектронной аппаратуры. Сфера использования таких устройствнеуклонно расширяется, а требования к ним по ширине рабочего диапазона частот и(или) уровню передаваемой мощности становятся все более высокими.
Выполнение указанныхтребований немыслимо без знания предельно достижимых параметров устройствразных классов и умения рационально их использовать. Наилучшие показателидостигаются в высокочастотных широкополосных трансформаторных устройствах, выполненныхна отрезках линий передачи, соединенных между собой различными способами. Такиеустройства приходят на смену двух- и многообмоточным трансформаторам в своёмтрадиционном низкочастотном исполнении. При этом достигается многократноерасширение рабочего диапазона частот, а при сопоставлении с традиционнымиустройствами, образованными путем каскадного соединения четвертьволновых линий,например, ступенчатых переходов, еще и существенное уменьшение габаритов.
Переход к обмоткам,образованным линиями передачи, привел к созданию нового класса устройств, чтопотребовало разработки их теории, принципов построения и систематизацииширокого круга разнообразных схемных решений. Этому и посвящена дипломнаяработа. Несколько в стороне от основного её направления стоят трансформаторысопротивлений, выполняемые на сосредоточенных элементах и обладающиефильтрующими характеристиками. Им может быть отдано предпочтение при небольшихперекрытиях по частоте и коэффициентах трансформации. С учетом этого истроилось содержание настоящей дипломной работы. При этом схемытрансформаторных устройств на линиях передачи изображались в виде, отражающемконструктивные особенности устройств, что весьма важно для воспроизведениярасчетных характеристик с требуемой точностью. Подобные устройства имеютвысокий КПД, надежны и способны выполнять функции гальванической развязки исимметрирования. Они являются доминирующим в ВЧ диапазоне и все ширеиспользуются в диапазонах ОВЧ и УВЧ. Естественным их недостатком являетсяприсутствие магнитопровода.
Первоначально трансформаторыстроились как низкочастотные путем раздельного размещения обмоток намагнитопроводе, а для их аналитического описания использовались схемызамещения, содержащие сосредоточенные элементы. Такой общий принцип построениятрансформаторов и образование их схем замещения с помощью приближенных«интегральных» параметров обмоток (собственные и междуобмоточные емкости,индуктивности рассеяния) не отражали распределенную структуру обмоток наверхних частотах. Это принципиально не позволяло установить и реализоватьпредельные характеристики трансформаторов в части максимально достижимой ширинырабочего диапазона частот.
В ходе дальнейшихисследований был предложен и развит принцип построения трансформаторов, вкачестве обмоток которых стали использовать проводники однородных двухпроводныхлиний, соединенных с одной их общей стороны параллельно, а с другой —последовательно и согласованных с нагрузкой [10]. Это дало возможность улучшитьхарактеристики устройств па верхних частотах.
В настоящее время широкораспространенные схемные и схемно-конструктивные решения для трансформаторов налиниях далеко не исчерпывают своих предельных возможностей. На практике этопроявляется в том, что зачастую устройства оказываются с неудовлетворительнымиэлектрическими параметрами, с завышенными массогабаритными характеристиками, ав ряде случаев неспособными решить поставленную задачу. С целью преодоленияэтих затруднений в данной работе сделана попытка, представить всистематизированном виде современные достижения в области широкополосныхвысокочастотных трансформаторов и устройств на их основе.

1. Обзор источников информации по разработке и выполнениютрансформаторов типа «длинной линии»
При решениимногих практических задач, когда требуемые значения невелики, могут оказатьсясопоставимыми варианты осуществления трансформаторов с обмотками намагнитопроводе (а также и без него) и на основе фильтров с сосредоточеннымиэлементами. Подчас требуется совместить трансформацию сопротивлений и частотнуюселекцию. В известной литературе весьма ограниченно представлены справочныеданные и основные положения расчета (синтеза) для трансформаторных структур насосредоточенных элементах. Вместе с тем достаточно хорошо разработана теорияступенчатых трансформаторов на отрезках линий передачи, подкрепленная обширнымсправочным материалом.
Широкополосныетрансформаторы служат компонентами (парциальными составляющими), из которых всоответствии с тем или иным принципом построения выполняются сумматоры(делители) мощности. Эти устройства используются непосредственно длясуммирования-деления мощности, а также в качестве направленных ответвителей (вроли которых выступают устройства неравного деления мощности), дифференциальныхтрансформаторов и т. п. Кроме того, такие устройства используются дляразвязывания многополюсных антенных систем, в фазированных антенных решетках(ФАР), в частотно-разделительных устройствах и др.
Дляширокополосных многополюсных трансформаторных устройств сохраняетсясправедливым все сказанное выше относительно широкополосных трансформаторов вчасти приобретаемых ими новых свойств, необходимости разработки теорииустройств, построенных по новым принципам, систематизации широкого кругаразнообразных их схем, обусловливающих расширение рабочего диапазона частот иулучшение массогабаритных характеристик. Уровень достигнутых результатов врамках использования распространенных схемных решений здесь ниже, чем длятрансформаторов. Объясняется это тем, что недостатки, присущие трансформаторамкак компонентам многополюсных трансформаторных устройств, усугубляются в них, акроме того, далеко не исчерпаны возможности в части принципов построения самихмногополюсных трансформаторных устройств.
Наконец,расширение круга параметров и требований к ним, в частности по развязке междувходами, функциональным свойствам, способности распределять мощность междунагрузками, требует разработки принципов построения устройств разных классов,что позволило бы находить оптимальные решения в условиях конкретных задачпроектирования аппаратуры. В связи с этим таким многополюсным устройствамуделено в настоящей работе наибольшее внимание. При этом показано, как на нихпереносятся идеи, заложенные в принципах построения трансформаторов. Этопозволило разработать множество разнообразных схемных и схемно-конструктивныхрешений, различающихся теми или иными внешними параметрами, и представить их всистематизированном виде.
 
1.1 Модели ВЧ широкополосныхтрансформаторов
Устройства, выполняющиеширокополосную трансформацию сопротивления, принципиально различаются длядиапазонов низких и высоких (радиотехнических) частот. В низкочастотныхтрансформаторах правомерно не принимать во внимание непосредственнуюэлектромагнитную связь между обмотками, размещенными на магнитопроводе (М). Дляних характерно, что энергия передается посредством магнитопровода ихарактеристики трансформатора мало зависят от изменения сопротивления нагрузки(при сохранении коэффициента трансформации). Кроме того, эти характеристикималочувствительны к изменению включения зажимов трансформатора относительнообщей шины, т.е. к изменению функционального назначения трансформатора. Поэтому критерию трансформаторы можно разделить на несколько типов согласно табл.1.1.1.
Введем для них коэффициент К,равный отношению суммарного напряжения на обмотках трансформатора к напряжению Uна еговходе (со стороны наименьшего напряжения). Для всех рассматриваемыхтрансформаторов примем нормированную величину U=1. Минимальное значение этого параметра Кмин,обусловленное функциональным назначением трансформатора, приведено в табл.1.1.1.В дальнейшем величина К понадобится для оценки эффективностииспользования проводников, в конечном счете широкополосности, реальных ВЧтрансформаторов.
В широкополосныхтрансформаторах (ШТ), работающих на высоких частотах, нельзя не учитыватьнепосредственную электромагнитную связь между обмотками. Это принципиальноеотличие требует иного подхода к разработке схемных решений для ШТ. Дляреализации максимально достижимой ширины рабочего диапазона частот необходимырассмотрение ШТ как электрических цепей с распределенными параметрами иотыскание предельных характеристик таких цепей при трансформации сопротивлений.В таких ШТ наименьший вносимый коэффициент отражения в задаваемой рабочейполосе частот будет при определенной (номинальной) нагрузке. Это обусловленотем, что схема замещения ШТ включает в себя реактивные элементы, образующиефильтр с равномерной характеристикой передачи только для определенной нагрузки.Подход к конструированию ШТ с позиции “интегральных” сосредоточенных элементовв схеме замещения (индуктивностей рассеяния, собственных и взаимных емкостейобмоток) не позволял реализовывать максимально достижимую рабочую полосучастот.
В попытке снять этоограничение были предложены трансформаторы, обмотки которых выполнялисьдвухпроводными линиями передачи [10]. В таких устройствах доминирующей впередачи энергии является непосредственная электромагнитная связь междуобмотками. Схема замещения таких широкополосных трансформаторов на линиях(ШТЛ), содержащая линии передачи, достаточно точно отражает характеристикиреальных конструкций ШТЛ в широкой полосе частот. В результате были созданытрансформаторы, обладающие существенно расширенном диапазоне частот. Вместе стем первоначальный подход к разработке схемных решений для ШТЛ в рамкахсогласованных двухпроводных линий приводит к значительному превышению параметраК в сравнении с его минимальным значением Кминвтабл.1.1.1.
Табл.1.1.1
№
п/п Тип трансформатора
Условное
обозначение
Принципиальная
эл.схема
Кмин 1
Гальванически
связанные
(автотрансфор-маторы)
С несимметрич-
ными входом и
выходом 1:n
/> n 2
С симметричными
входом и выходом ±(1:n)
/> n 3
Симметрирующий,
с понижением
напряжения n: ±1/2
/> n+1/2 4
Симметрирующий,
с повышением
напряжения 1: ± n /2
/> n 5
Гальванически
развязанные
С изменением
полярности,
несимметричными
входом и выходом 1:- n
/>  n+1 6
С симметричными
входом и выходом ±(1:n)
/> n+1 7
Симметрирующий,
с повышением
напряжения 1: ± n /2
/> n+1 8
Симметрирующий,
с понижением
напряжения n: ±1/2
/> n+1
Для пояснения этого фактораобратимся к рассмотрению наиболее простых ТШЛ с коэффициентом трансформации 1:n.При n=2 схема трансформатора (рис.1.1а) содержит двеодинаковые двухпроводные линии (первая-проводники 1-1' и 2-2',вторая-проводники 3-3' и 4-4'), каждая с волновымсопротивлением Wи электрической длиной x(х=2πlл/λ, где lл-длиналинии; λ-длина волны в ней).
/>
Рис.1.1.1, а
Входы этих линий с понижающейстороны ТШЛ соединены параллельно, а их выходы с повышающей стороны соединеныпоследовательно. При этом вторая линия должна быть размещена на магнитопроводе:продета через него (рис.1.1.1, а) либо намотана на нем, как показано на рис.1.1.1, б.В таком трансформаторе можно выделить два процесса. Первый, специфичный дляТШЛ, представляет собой распространение колебаний по линиям и передачу мощностиот источника на входе трансформатора к нагрузке на выходе. Для этого процессахарактерно, что токи в любом сечении каждой линии равны по величине ипротивоположны по знаку. Поэтому можно считать, что вне пространства междупроводниками магнитное поле отсутствует и соответственно магнитопровод неоказывает влияния на этот процесс. Для получения согласования с нагрузкой онадолжна быть равна удвоенному волновому сопротивлению линии, т.е. Rн=2W. В этом случае в линиях имеет место режим бегущейволны и входное сопротивление с пониженной стороны трансформатора равно W/2.
 
/>
Рис.1.1.1, б
 
Второй процесс, обусловленныйнерегулярностью соединения линий, представляет колебания относительно общейшины. Он не участвует в передаче мощности в нагрузку и характеризуется тем, чтов проводниках верхней линии в каждом ее сечении протекают равные синфазныетоки. Значение этого тока, как и в обычном низкочастотном трансформаторе, определяетшунтирующее действие индуктивности, образованной проводниками этой линии.Поэтому для уменьшения шунтирующего эффекта верхнюю линию размещают намагнитопроводе. Поскольку в нижней линии один проводник с обеих сторон соединенс общей шиной, то в ее проводниках отсутствуют синфазные токи. Эта линия толькодля того, чтобы в процессе распространения колебаний от источника к нагрузкескомпенсировать фазовый сдвиг, имеющий место в верхней линии. Поэтому линию,размещенную вне магнитопровода, обеспечивающий только требуемый фазовый сдвигназывают фазокомпенсирующей линией(ФЛ).Фазокомпенсирующие линии не участвуют в формировании шунтирующей индуктивностинамагничивания и поэтому являются избыточными элементами (по сравнению снизкочастотными трансформаторами). При малых электрических длинах линий (хблизко к нулю), что соответствует области нижних частот рабочего диапазона,этот ШТ 1:2. Проводник 3-3' в ШТЛ образует понижающую его обмотку, асоединенные последовательно проводники 3-3' и 4-4' –егоповышающую обмотку (проводники ФЛ заменяются непосредственными соединениями).Нижняя граница рабочего диапазона ШТЛ определяется, как и для обычногонизкочастотного трансформатора, значением индуктивности намагничивания,приведенной ко входу трансформатора. Как видно из рис.1.1.1, в, она равнаиндуктивности обмотки, образованной проводником 3-3'. Для этого ШТЛ1:2 Кмин=2 (п.1 табл.1.1.1).
/>
Рис.1.1.1, в
Рассмотрим теперь следующийпо сложности ШТЛ 1:3 (рис.1.1.2, а, б), построенный по тому же принципу. Онсостоит из трех идентичных двухпроводных линий (W;x), соединенных на входе параллельно, а на выходах последовательно. В этомтрансформаторе для обеспечения режима бегущей волны (как и в предыдущем ТШЛ1:2) в процессе распространения колебаний в линиях нагрузка должна составлять 3W; при этом входное сопротивление равно W/3. Для устранения шунтирующего действия, обусловленногоналичием синфазных токов, вторая (проводники 3-3' и 4-4')и третья (проводники 5-5' и 6-6') линии размещаются на раздельныхили общем (рис.1.1.2, в) магнитопроводах. В области нижних частот рабочегодиапазона (х≈0) структура этого ТШЛ (рис.1.1.2, в)принципиально отличается от структуры обычного низкочастотного трансформатораприсутствием избыточных обмоток, образованных проводниками 4-4' и 5-5'.Для этого ТШЛ 1:3 К=6 вместо Кмин=3(согласно п.1 табл.1.1.1). Эта избыточность в значении Кявляетсяплатой за согласование волнового процесса распространения колебаний.
Поскольку напряжения наобмотках (рис.1.1.2, в), относящихся к разным линиям, различаются вдвое, то приразмещении этих линий на общем магнитопроводе (рис.1.1.2, б) число витковобмоток должно отличатся в два раза, а направление их намотки определяетсяполярностью напряжений на проводниках.
/>
При этом шунтирующаяиндуктивность намагничивания, отнесенная к входу трансформатора (L1), будетопределяться индуктивностью обмотки, образованной проводником 3-3',т.е. обмотки, напряжение на которой равно входному. Разное число витков длявторой и третьей линий, размещаемых на общем магнитопроводе (при соблюдениитребований равной их длины для выполнения согласования волнового процесса),приводит к необходимости включения (рис.1.1.2, б) еще одной ФЛ (по сравнению сШТЛ 1:2). При размещении линий на разных магнитопроводах L1 определяетсяпараллельным соединением индуктивности обмотки, образованной проводником 3-3',и одной четвертой части индуктивности обмотки, образованной проводником 6-6'.Если эти индуктивности одинаковы, то L1в 5 раз меньше (соответственно в 5 раз выше fн), чемпри размещении линий на общем магнитопроводе.
/>
Рис.1.1.2, б
Для общего случая ТШЛ 1:n,построенного по принципу параллельного соединения входов и последовательногосоединения выходов согласованных линий (рис.1.1.3, а), схема замещения дляобласти нижних частот приведена на рис.1.1.3, б. Коэффициент К дляэтой схемы равен n(n-1). При выполнении такого ТШЛ на общем магнитопроводе числовитков обмоток, образованных проводниками линий, возрастает прямопропорционально (N-1), где N-порядковый номердвухпроводной линии, начиная с нижней. В этом случае L1=L, где L-индуктивность обмотки,образованной проводником 3-3', т.е. обмотки на которой нормированноенапряжение равно единице.
Для выравниваниядлин двухпроводных линий (образующих обмотки с разным числом витков) с цельювыполнения согласования для волнового процесса необходимо введение (n-1) ФЛ. При выполнении ШТЛ на раздельных магнитопроводахзначение L1резко снижается, поскольку в этом случае оно определяется параллельнымсоединением индуктивности обмотки 3-3'(L),1/4индуктивности обмотки 5—5', 1/9 индуктивности обмотки 7—7',..., 1/(n-1)2 индуктивности обмотки (2n) — (2n)'. Квадратнормированного значения напряжения на обмотке определяет, во сколько разуменьшается индуктивность этой обмотки при приведении ее к входу ШТЛ. Еслииндуктивности обмоток, размещенных на разных магнитопроводах, одинаковы, то L1= 6L/n(п—1) (2n— 1), а индукции В в их магнитопроводахпрямо пропорциональны напряжениям на обмотках. Выровнять индукцию вмагнитопроводах (для получения одинаковых допустимых потерь в каждом из них)можно, увеличивая пропорционально напряжениям на обмотках либо сечения ихмагнитопроводов, либо числа витков. В первом случае L1= 2L/n(п — 1), а во втором случае L1= L/(п — 1).
Принципиальныйнедостаток ШТЛ (согласно рис. 1.1.3, а) состоит в том, что продольныенапряжения, т. е. напряжения на обмотках, образованных проводникамидвухпроводных согласованных линий, значительно превышают их минимальныезначения, имеющие место при низкочастотном исполнении трансформаторов согласноп. 1 табл. 1.1.1, т. е. К > Кмин. Это существенно сокращаетреально достижимую ширину рабочего диапазона частот, так как пропорциональнопродольным напряжениям растут длины проводников двухпроводных линий,необходимые для получения требуемого числа витков, соответственно увеличиваютсягабариты трансформатора, возрастают емкости на общую шину, а такженеучитываемые электромагнитные связи между линиями и разброс параметров линий.При электрических длинах двухпроводных линий, близких к 90°, возникают эффекты,приводящие к ограничению рабочего диапазона частот в области верхних частот. Вцелом такие ШТЛ крайне неэкономичны и не способны решать широкий кругвозникающих задач.
Для улучшенияпараметров высокочастотных ШТ необходимо в полной мере использовать всемногообразие электромагнитных связей между проводниками. Поэтому в качествеэлементного базиса ШТ следует принять отрезок однородной многопроводной линиибез потерь, который может быть размещен на магнитопроводе (рис. 1.1.4, а);общая модель таких трансформаторов приведена на рис.1.1.4, б. Магнитопроводвносит потери, но обеспечивает увеличение αиуменьшение габаритов. Двум последним факторам в значительной мере способствуетприменение многопроводной линии, проводники которой соединяются так, чтобы быламаксимальной шунтирующая индуктивность. Это позволяет получить на единицу длинылинии наибольшее значение L1и обеспечить существенное расширение рабочего диапазона частот в сравнении страдиционным использованием двухпроводных линий.
/>
Рассмотрим болееподробно общую модель ШТЛ (рис.1.1.4, б). В реальных устройствах наибольшиепоперечные размеры линий малы по сравнению с кратчайшей рабочей длиной волны,что позволяет при описании волнового процесса распространения колебаний по нимпользоваться «ТЕМ-приближением». Известно, что передачу ТЕМ-колебаний по линиямможно представить суперпозицией n—1колебаний противофазных типов (нечетных мод) и одного колебания синфазного типа(четной моды) [11]. Для каждого колебания противофазного типа сумма токов впроводниках 1,2,3,..., пдля любого сечения линии и ток вопорном (n+1)-м проводнике равна нулю и отсутствуетиндукция в магнитопроводе. Колебания противофазного типа, имеющие адекватныйхарактер распространения и связанные с проводниками 1,2,3,..., п(рис.1.1.5, а), осуществляют передачу энергии и определяютхарактеристики ШТЛ в основной части рабочего диапазона частот. Эти колебанияимеют единую частотно-независимую постоянную распространения, полагая, чтолиния имеет однородное заполнение (диэлектриком). В результате для линии нарис. 1.1.5, аправомерна система уравнений [11].

/> />                       (1.1.1)
где U(1)=U1(1),U2(1), U3(1),....,Un(1)— вектор входных напряжений; I(1)=I1(1), I2(1), I3(1),...,In(1)— вектор входных токов; аналогично для U(2) и I(2) — векторов напряжения и токов на выходелинии; Е — единичная матрица с размерами (n— 1) X(n— 1); G — матрица волновых проводимостей линии, имеющая размеры (n— 1) X(n— 1); G-1— обратная матрица.
Для колебаниясинфазного типа сумма токов в проводниках 1,2,3,..., правнапо величине и противоположна по направлению току в опорном (n+ 1)-мпроводнике. Это колебание создает поле в магнитопроводе и определяетшунтирующее реактивное сопротивление X(ω) и соответственно шунтирующуюиндуктивность L1, т. е. нижнюю рабочую частоту ω, (рис. 1.1.5,б). На верхних частотах снова проявится ограничение в виде ωв+(рис. 1.1.5, б). Для большинства реальных конструкций весьма затруднительнорасчетным путем определить значение ωв+.Оно зависит от дисперсии фазовой скорости для колебания синфазного типа,вызванной тем, что n-проводная линия выполняется в формевитков над общей шиной с целью получения достаточно низкой ωн,а также частотной зависимостью магнитной проницаемости магнитопровода и егодобротности. Эти факторы способствуют увеличениюωв+,в результате чего достигается весьма большое значение α.В любом случае, чем меньше напряжения на обмотках, образованных линиями, темкороче необходимая длина линий и выше частота ωв+,которая дополнительно может быть увеличена ценой небольших вносимых потерь.
В светеизложенного сформулируем понятие предельно достижимых параметров ШТЛ каксочетание нулевого рассогласования, связанного с противофазными типами колебаний(Гв = 0), и минимальных напряжений на проводниках линий,обусловленных синфазным типом колебаний (К = Кмин). Выполнение этих условийобеспечивает максимально широкий рабочий диапазон частот.
При рассмотрениипринципов построения ШТЛ будем пользоваться их общей моделью (рис. 1.1.5, в),содержащей участки однородной многопроводной линии, в которых учитывают толькопротивофазные типы колебаний, описываемые системой (1.1.1). Для этих типовколебаний определяются такие соединения проводников и волновые параметры линий,при которых выполняется условие Гв=0.
Общимнаправлением для формализованного выбора тех или иных соединений проводниковлиний должно служить К → Кмин. Такой подход дает возможностьосуществить целенаправленный синтез схемных решений ШТЛ. При этом будем сразууказывать на одном из проводников многопроводных (в частном случаедвухпроводных) линий, размещенных на магнитопроводах, нормированное напряжение,определяемое схемой замещения для области нижних частот рабочего диапазона. Этопозволит не изображать для конкретных схем ШТЛ магнитопроводов исоответствующей схемы замещения для области нижних частот. Указанные напряженияпозволяют найти значение индукции в магнитопроводе и значение L1,определяющееωн, как и в обычных низкочастотных трансформаторах [9,12]. Всоответствии с полярностью напряжений выбирается направление намотки линий. Привыполнении трансформатора на одном магнитопроводе значениеL1 всегда равно L — индуктивности проводника линии, накотором нормированное продольное напряжение равно единице. При несколькихмагнитопроводах L1определяется параллельным соединением индуктивностей. Каждая из этихиндуктивностей равна индуктивности одной из обмоток на данном магнитопроводе,деленной на квадрат нормированного напряжения на ней.
После решениязадачи синтеза анализ конкретных схемных решений с целью уточнения иххарактеристик можно проводить с учетом совместного действия синфазного ипротивофазного типов колебаний, как это сделано для простых устройств в [2, 3, 13].
Для удобствазаписи и расчетов конкретных схем обозначим номинальное сопротивление на выходеШТЛ R2nR,а навходе R1Rnи введем нормировку, приняв R=1. Для определения волновых сопротивлений линий ихнормированные значения W, найденные в результате расчетов, следуетумножить на/>.Например, для схемы на рис. 1.1.1, а нормированное волновое сопротивление каждойлинии равно единице. Если трансформатор предназначен для согласованиясопротивлений 50 и 200 Ом (R2=200 Ом, R1= 50 Ом), то фактическое волновое сопротивление каждой линии будет100 Ом. Поскольку ШТЛ в области нижних частот сводится к определенномусоединению обмоток, то коэффициент трансформации, определяемый отношением чиселвитков, всегда равен отношению двух целых чисел аи b.Коэффициент трансформации п=a/bсохраняется и при рассмотрении волнового процесса. Таким образом,вносимое рассогласование без учета шунтирующей индуктивности намагничивания Гвможет быть равно нулю во всей полосе частот только при коэффициентетрансформации, равном отношению двух целых чисел, т.е. п=а/b.В рамках обеспечения условия Гв=0 рассмотрениесхемных решений ШТЛ целесообразно проводить раздельно для целочисленныхкоэффициентов трансформации (b=1, п=1, 2, 3,...) и дробных п = a/b.Длямногих вариантов построения схем с дробными п ШТЛ сцелочисленными пвходят в качестве составляющих узлов.
1.2 Трансформаторы на идентичных двухпроводных линиях
В табл. 1.2.1приведены схемные решения для ШТЛ с целочисленными коэффициентамитрансформации. Эти трансформаторы выполнены двухпроводными согласованнымилиниями, соединенными параллельно на входах и последовательно на выходах. Вселинии должны быть равной длины и W=1, чтобы выполнялось условие Гв = 0.Ранее рассмотренные ШТЛ на рис.1.1.1 — 1.1.3 относятся к п. 1 табл. 1.2.1.
Как видно изтабл. 1.2.1, с увеличением презко возрастает Кпо сравнению с Кмин, что свидетельствует о низкой эффективноститаких решений при больших п. Практически могутиспользоваться такие ШТЛ с п=1,2,3. Кроме того, длясимметрирующих ШТЛ (пп. 4—6 табл. 1.2.1) имеет место большая асимметрия плечсимметричной пары зажимов, поскольку «пути» от каждого плеча к общей шинеразличны.
Характеристики ШТЛможно улучшить (уменьшить напряжения на проводниках линий либо асимметрию плеч)путем подключения к входу или к выходу трансформатора дополнительнойсогласованной линии. Ее нормированное волновое сопротивление в первом случаеравно 1/п, а во втором—п. Структурныесхемы таких ШТЛ приведены в табл. 1.2.2; отношения К/Кмин даныдля случая, когда функциональными узлами (обозначенные прямоугольниками)являются ШТЛ из табл. 1.2.1. При этом зачастую один проводник дополнительнойдвухпроводной линии можно совместить с проводником одной из двухпроводныхлиний, входящих в состав того или иного функционального узла.
В качествепримера на рис. 1.2.1, а, би 1.2.2, а, бпоказаны соответственно ШТЛ1:3 и 1: ±1, выполненные согласно п.2 и п.4 табл. 1.2.2. На рис. 1.2.1, б и 1.2.2, бпоказаны примеры конструктивной реализации этих ШТЛ при выполнениидвухпроводных линий коаксиальными. В первом трансформаторе (см. рис. 1.2.1) выровненынапряжения на проводниках линий, что в сравнении с ШТЛ 1:3 на рис. 1.1.3 позволяет при том жеразмере сердечника увеличить число витков линии с нормированным напряжением напроводниках, равным единице (практически в 1,5 раза), т.е. увеличить L, и соответственно снизить fн. Кроме того, исключается одна ФЛ. Вовтором трансформаторе (см. рис. 1.2.2) «пути» от каждого плеча симметричнойнагрузки к общей шине одинаковы, что практически полностью исключаетасимметрию.
Как ужеотмечалось, наличие различающихся напряжений на проводниках линий требует приразмещении на общем магнитопроводе разного числа витков для линий равной длины,что приводит к необходимости включения ФЛ. Эти ФЛ приводят к увеличениюгабаритов (см. рис.1.1.1, б и 1.1.2, б), атакже к возрастаниюнежелательных связей между линиями и их емкостей на «землю».
Таблица 1.2.1
№
п/п Тип ШТЛ Схема ШТЛ
К/Кмин 1 1:n
/> n-1 2
±(1:n),
n-четное
 /> n/2 3
±(1:n),
n-нечетное
 />
(n2-1)/2n 4 n: ±1/2
/>
2n2/(2n+1) 5
1: ±n/2,
n-четное
/> n/2 6
1: ±n/2,
n-нечетное
/>
(n2+1)/2n 7 1: -n
/> n
Представляетинтерес определить рассогласование (Гв=0), возникающее приотсутствии ФЛ, т. е. при замене их проводников непосредственными соединениями.В этом случае уместно воспользоваться h-параметрами четырехполюсника, и тогда для ШТЛ 1:n (п.1 табл. 1.2.1) имеем нормированную матрицу:
/>                                  (1.2.1)
/>; />.
Таблица 1.2.2
№
п/п Тип ШТЛ Структурная схема
К/Кмин 1
1:n,
n-четное
/> n/2 2
1:n,
n-нечетное
/>
(n2-1)/2 3 n: ±1/2
/> 2[n(n-1)+1]/(2n+1) 4 1: ±n/2
/>
n/2, n-четное
(n2+1)/2n,
n-нечетное 5 n: ±1/2
/>
(n2+2n)/(2n+1)
n-четное
(n2+2n-1)/(2n+1)
n-нечетное 6 1: -n
/> [n(n-1)+2]/(n+1)
Соответственно коэффициентотражения:
Гв=[n2(h212-h211)-1]/[n2(h212-h211)+1+j2nh11]               (1.2.2)
Зависимости |Гв|=F(x)показаны на рис. 1.2.3 непрерывными линиями.
Для ШТЛ 1:—п(п.7 табл. 1.2.1) при исключении ФЛ матрица[H]2 имеет тот же вид (1.2.1), но h11=∑tg[ix/(n-1)]; h12=∑cos[ix/(n-1)].По аналогии с предыдущимслучаем, находим модуль коэффициента отражения —штриховые линии на рис. 1.2.3.
Для ШТЛ сдополнительной линией (пп.1.2 табл. 1.2.2), матрица [Н] которого равна [Н]1+[Н]2,при тех же значениях nвеличина |ГВ|значительно меньше (рис. 1.2.4).
В заключениепокажем, что при исключении ФЛ рассогласование можно существенно снизить спомощью сосредоточенных корректирующих элементов: индуктивности LK=lxвW/ωввпродольнойветви на выходе и шунтирующей емкости Ск = cxB/Wωв на входе трансформатора (рис. 1.2.5, а),где lи с0—безразмерные (нормированные) значения индуктивности и емкости, а хв—длиналинии для верхней частоты диапазона (fв). Полагая l= с0, чтофизически обусловлено антиметричностью корректируемой цепи, в соответствии сэлементами матрицы (1.2.1) коэффициент отражения:
 
Гв=(A-1)/[A+1+j2n(h11+l0x)],

где А=n2(h212 — h211-2h11l0x-l20x2). Как показано на рис. 1.2.5, б-г, для ШТЛ1:n (п. 1 табл. 1.2.1) при обычно приемлемыхмалых значениях Гв (|ГВ|≤0,05) достигается вдвое иболее расширенный рабочий диапазон частот.
1.3 Широкополосные трансформаторы на линиях сцелочисленными коэффициентами трансформации
Усовершенствуярассмотренный выше принцип образования ШТЛ, можно реализовать и при п>2 минимальные напряжения на проводниках согласованных двухпроводныхлиний и соответственно минимальные их длины. Этот усовершенствованный принциппроиллюстрируем на примере ШТЛ 1:4 (рис. 1.3.1, а), выполненного из трехдвухпроводных линий, на проводниках которых указаны продольные напряжения,имеющие место для низкочастотного аналога (рис. 1.3.1, б), и трех ФЛ. Вдальнейшем линии, на проводниках которых указаны продольные напряжения, будемназывать основными.
Пусть волновыесопротивления первой основной линии и трех ФЛ равны W. Тогдапо каждой из этих четырех линий, входы которых соединены параллельно, будутраспространяться колебания с амплитудами напряжения Uи тока I=U/W. Если электрические длины первой основной линии и ФЛ,подключенной последовательно к ее выходу, одинаковы и равны х,то колебания на выходах этих линий сложатся синфазно. Чтобы это суммарноеколебание амплитудой 2Uраспространялось без отражения по второй основной линии, ееволновое сопротивление должно быть 2W. Тогда амплитуда тока останется равной U/W. Длясохранения неизменным тока в третьей основной линии при амплитуде напряжения 3U ее волновое сопротивление должносоставлять 3W,а электрическая длинавторой ФЛ должна быть 2х. Для синфазного суммированиянапряжений на согласованной нагрузке R24W длина третьей ФЛ должна составлять Зх. Врезультате получаем трансформацию напряжения в 4 раза при полном согласованиидля волнового процесса передачи мощности в нагрузку R2, т. е. Гв=0. Фазокомпенсирующие линии для такоготрансформатора удобно выполнять коаксиальными линиями, которые могутсоединяться своими внешними проводниками. На рис. 1.3.1, в показан вариантвыполнения ШТЛ 1:4 для согласования сопротивлений 50 и 3,125 Ом прииспользовании стандартных кабелей РК-50 и РК.-75. Для реализации требуемыхволновых сопротивлений линий отрезки кабелей соединяются параллельно.
Широкополосныетрансформаторы на линиях различных типов, полученные при использованиирассмотренного принципа, приведены в табл. 1.3.1. При этом трансформатор (рис. 1.3.1, а)относится к п. 1 табл. 1.3.1. Для всех ШТЛ табл. 1.3.1 нормированные значенияпродольных напряжений на проводниках линий не превышают единицы исоответственно их длины минимальны.
Рассмотрим теперьпути уменьшения числа ФЛ в схемах ШТЛ табл. 1.3.1 при сохранении тех жезначений К и условия Гв=0. На рис. 1.3.1, а точкифазокомпенсирующих линий, отстоящие на одинаковых электрических «расстояниях»от входа, эквипотенциальны для волн, распространяющихся в обоих направлениях.Поэтому их можно соединить и заменить все ФЛ одной трехступенчатой (рис. 1.3.2). Волновыесопротивления ее первой, второй и третьей ступеней равны соответственно: W/3, W/2и W.Напряжение бегущей волны вдоль этойтрехступенчатой ФЛ неизменно по амплитуде, а амплитуда тока в ней уменьшаетсяот 3U/Wдля первой ступени до U/Wдля третьей ступени. Для основных линий возрастает амплитуданапряжения бегущей волны от линии к линии от Uдо 3U,а амплитуда тока остаетсянеизменной. Рассмотренный принцип уменьшения числа ФЛ можно развить на все типыШТЛ табл. 1.3.1.

Таблица 1.3.1
№
п/п Тип ТШЛ Схема ТШЛ
К/Кмин 1 1:n
/> 2(n-1)/n 2
±(1:n)
n-четное
/> 2(n-1)/n 3
±(1:n)
n-нечетное
/> 2(n-1)/n 4 1:-n
/> 2n/(n+1) 5
±(1:n)
n-четное
/> 2n/(n+1) 6
±(1:n)
n-нечетное
/> 2n/(n+1)
Для схем ШТЛтабл. 1.3.1существуют дуальные схемы с теми же минимальными продольными напряжениями напроводниках линий. Дуальная схема образуется путем замены последовательногосоединения линий между собой на параллельное и наоборот, а нормированныхволновых сопротивлений — на проводимости. В таблице 1.3.1 отсутствуют схемы, дуальные, поскольку они оказываютсягальванически связанными и имеют худшие параметры. Выбор того или иного вариантаШТЛ обусловлен возможностью реализации волновых сопротивлений основных линийпри задаваемых значениях R1и R2. Количество возможных решений возрастает при использованиирассмотренных ШТЛ в структурных схемах табл. 1.2.2.
Конструктивноевыполнение схем ШТЛ табл. 1.3.1 существенно упрощается, если исключить все ФЛ,заменив их проводники непосредственными соединениями. В этом случае появляютсяпроводники основных линий с эквипотенциальными зажимами. Это позволяетобъединить такие проводники и образовать ШТЛ, для которых К=Кминсогласно табл.1.1.1. Объединение проводников дает возможность уменьшить размерымагнитопровода или увеличить число витков на выбранном магнитопроводе. Однакоисключение ФЛ дается (как и для ШТЛ в разд.1) ценой рассогласования, возрастающегос увеличением хдля основных линий. Схемы ШТЛ по табл. 1.2.1без ФЛ сводятся к единым и соответствуют двум конструктивным реализациям.Первая предполагает, что волновая проводимость, отличная от нуля, имеет местотолько между одним (общим) проводником и каждым из остальных, что условноизображено набором коаксиальных линий с объединенными внешними проводниками,образующими общий проводник. Это условие для волновых параметров может бытьреализовано и по-другому, например, при расположении над общим проводникомполосковых проводников, торцевыми связями между которыми можно пренебречь.Вторая конструктивная реализация предполагает не равными нулю волновыепроводимости только между смежными проводниками. Это обеспечивается, например,при расположении полосковых проводников друг над другом.

/>
Рис.1.3.3
ХарактеристикиШТЛ могут быть улучшены (увеличивается хвиуменьшается разброс волновых сопротивлений) при использовании корректирующихэлементов (рис. 1.3.3): разомкнутой на конце линии, подключеннойпараллельно входу ШТЛ, и короткозамкнутой на конце линии, подключеннойпоследовательно на выходе ШТЛ.
Отметим, что прииспользовании ШТЛ без ФЛ в структурных схемах табл.1.2.2 проводник дополнительной линии также можно объединить спроводником ШТЛ, имеющим с ним эквипотенциальные зажимы, сохраняя в целом К=Кмин.Очевидно, что корректирующие элементы должны быть включены до дополнительнойлинии.
1.4 Широкополосныетрансформаторы с минимальным числом линий
Число основныхлиний и значительный разброс номиналов их волновых сопротивлений можноуменьшить при п ≥5, если использовать в одном ШТЛсоставляющие узлы (рис. 1.4.1, а, б) дуальных схем ШТЛ.
Например, для ШТЛ1:5 возможны два варианта построения (рис.1.4.2, а, б). При этом в обоих случаях обе линиипервого составляющего узла соединяются по входам параллельно, образуя вход ШТЛ.К крайним выходным зажимам последнего составляющего узла (выход ШТЛ) подключаетсянагрузка, а два других выходных зажима остаются свободными. Эти граничныеусловия сохраняются для ШТЛ 1:nспроизвольным целым п.
На примере рис. 1.4.2, апояснимпринцип определения волновых сопротивлений линий, при которых Г=0. Поскольку влиниях должен быть режим бегущей волны, то амплитуды напряжений и токов навходах и выходах всех линий определяются в соответствии с их соединениями позаконам Кирхгофа. При этом нормированное напряжение на входе и ток на выходеравны единице. Поделив нормированные напряжения на соответствующие токи (этизначения указаны на рис. 1.4.2, а), получимискомые нормированные волновые сопротивления всех линий: для основных линий1/2, 1 и 2, а для ФЛ 1/3, 1 и 3. Отметим, что при выполнении ШТЛ 1:5 дляосновных линий 1, 2, 3, 4, а для ФЛ 1/4, 1/3, 1/2, 1.
Приведенныеварианты ШТЛ 1:5 (рис. 1.4.2, а, б)отличаются тем, что основные иФазокомпенсирующие линии меняются ролями. Обусловлено это тем, что общая шинапереносится с одной группы линий на другую. Если это различие не принимать вовнимание (т. е. исключить соединения с общей шиной), то можно обе схемыпредставить единой топологической схемой (рис. 1.4.2, в). На схеме каждая двухпроводная линияизображается одним отрезком, на котором указаны в порядке следования напряжениябегущей волны и нормированное волновое сопротивление. В кружочках указанынормированные значения продольных напряжений на проводниках двухпроводныхлиний, имеющие место либо для верхней группы линии (если они в соответствии свыбранными соединениями с общей шиной являются основными), либо для нижней,когда верхняя группа линий является ФЛ. Стрелки на соединительных проводникахуказывают на процесс суммирования напряжения, а точки -на суммирование токов.
Используярассмотренный принцип построения, можно составить и рассчитать различныеварианты схем ШТЛ 1:nс минимальным числом линий для п≥5.Эти варианты для п=5,6,...,13 в рассмотренномтопологическом изображении. При п=6,7,8 минимальное числосоставляющих узлов (см. рис. 1.4.1) равно четырем, а при п= 9, 10, 11, 12, 13-пяти. При задаваемом числе составляющих узлов всегда существует определенныйнаибольший коэффициент трансформации для ШТЛ 1:n. Дляполучения наибольшего п(при заданном числе составляющихузлов) необходимо при каждом соединении составляющих узлов вводить в однудвухпроводную линию последующего узла максимальное напряжение с выходадвухпроводной линии предыдущего узла, а суммарное напряжение с выходов обеихдвухпроводных линий предыдущего узла вводить в другую двухпроводную линиюпоследующего узла. При этом на вход каждого последующего узла поступаетмаксимально возможное напряжение. Получаемый ряд наибольших коэффициентовтрансформации отвечает последовательности Фибоначчи (без первых ее двух членов,равных единице), для которой каждый последующий ее член равен сумме двухпредыдущих. Соответственно имеем ряд наибольших коэффициентов трансформации: 2,3, 5, 8, 13,...
Широкополосныетрансформаторы на линиях типа ±(1:n)с минимальным числом линий, построены потому же принципу, что и ШТЛ 1:n. При этомиспользовано аналогичное топологическое изображение, что и для ШТЛ 1:n, только введенная третья цифра означает значениенормированного напряжения на проводниках линий. В качестве примера на рис. 1.4.3 показан ШТЛ ±(1:11).Обеспечивая при каждом соединении составляющих узлов передачу максимальновозможной суммы напряжений с выхода предыдущего узла на вход последующего узла,получаем ряд наибольших коэффициентов трансформации при задаваемом числесоставляющих узлов. Этот ряд наибольших коэффициентов трансформации, длякоторого каждый последующий член равен сумме предыдущего и удвоенного значениячлена, стоящего перед предыдущим (учитывая, что первых два члена равныединице), имеет вид: 3, 5, 11, 21, ...
Альтернативный вариантпостроения ТШЛ типа ±(1:n) состоит в каскадном подключении к входу ШТЛ ±(1:n)простейшего ШТЛ ±(1:1).

1.5 Патентное исследование
Описание изобретения кавторскому свидетельствуSU675455
(61) Дополнение к авторскомусвидетельству -
(22) Заявлено 15.04.77 (21)2474423/24-07 с присоединением заявки № -
(23) Приоритет — Опубликовано25.07.79. Бюллетень №27 Дата опубликования описания 27.07.79.
(51) М. Кл Н 01 F19/04
(72) Авторы изобретения С.Е.Лондон и С.В. Томашевич.
(71) Заявитель –
(53) УДК 621.314.26 (088.8)
(54) Широкополосныйтрансформатор
Изобретение относится кобласти радиотехники, в частности к высокочастотным симметричнымтрансформаторам.
Целью изобретенияявляется упрощение конструкций широкополосного трансформатора и повышение егоКПД.
Это достигаетсятем, что в предложенном широкополосном трансформаторе, содержащем дведвухпроводные (в частности и коаксиальные) линии 1 и 2 (рис. 1.5.1 и рис. 1.5.2.),размещенные на магнитопроводе 3, входные концы которых соединены между собой, ак выходным концам подключена симметричная относительно обшей шины 4 нагрузка 5,и дополнительную двухпроводную линию 6, размещенную на магнитопроводе 3 рядом спервой из упомянутых линий 1 и подключенную с одного конца к выходунесимметричного относительно обшей шины 4 источника сигнала 7, а с другогоконца соединенную параллельно с первой из упомянутых линий 1, внешний проводникдополнительной линии 6 соединен непосредственно по всей длине с внешнимпроводником первой из упомянутых линий 1, размещенных на магнитопроводе 3, доее середины, при этом середины внешних проводников линий, размещенных намагнитопроводе, подключены к общей шине.
Описание изобретения кавторскому свидетельствуSU630652
(61) Дополнение к авторскомусвидетельству -
(22) Заявлено 03.06.77 (21)2491969/24-07 с присоединением заявки № -
(23) Приоритет -
(43) Опубликовано 30.10.78.Бюллетень №40
(45) Дата опубликованияописания 30.10.78.
(51) М. Кл Н 01 F19/04
(53) УДК 621.314.225 (088.8)
(72) Авторы изобретения С.Е.Лондон и С.В. Томашевич.
(71) Заявитель –
(54) Широкополосныйтрансформатор
Изобретение относится кобласти радиотехники в частности, к конструированию и изготовлениювысокочастотных трансформаторов с гальванической развязкой между входом ивыходом.
Целью изобретения являетсяупрощение конструкции и увеличение уровня передаваемой мощности.
Широкополосный трансформаторс гальванической развязкой между входом и выходом, содержащий две двухпроводныелинии 1 и 2 (например, коаксиальные), размещенные на магнитопроводе 3, началопервого проводника первой линии 1 соединено с концом первого проводника второйлинии 2, а начало второго проводника первой линии 1 и конец второго проводникавторой линии 2 образуют входные зажимы, к которым подключен источник сигнала 4,и нагрузку 5, отличающейся тем, что, с целью упрощения конструкции и увеличенияуровня передаваемой мощности, начало и конец второго проводника одной изупомянутых линий 1 соединены соответственно с началом и концом второгопроводника другой линии 2, а между свободными зажимами первых проводников линийподключена нагрузка 5 (рис. 1.5.3).
Описание изобретения кавторскому свидетельствуSU725095
(61) Дополнение к авторскомусвидетельству -
(22) Заявлено 30.10.78 (21)2678590/24-07 с присоединением заявки № -
(23) Приоритет -
(43) Опубликовано 30.03. 80.Бюллетень №12
(45) Дата опубликованияописания 30.03.80.
(51) М. Кл Н 01 F19/04
(53) УДК 621.314.26 (088.8)
(72) Авторы изобретения С.Е.Лондон и С.В. Томашевич.
(71) Заявитель –
(54) Широкополосныйтрансформатор
Изобретение относится крадиотехнике, в частности к конструированию и изготовлению высокочастотныхширокополосных трансформаторов.
Цель изобретения – упрощениеустройства.
Широкополосный трансформаторс коэффициентом трансформации, равным целому числу, содержащий проводник 1,состоящий из последовательно соединенных участков, объединенных в двемногопороводные линии, в первой из которых расположены не четные участкипроводника, а во второй — четные его участки, при этом конец проводникасоединен с общей шиной 2, отличающейся тем, что, с целью упрощения устройства,в первую многопорводную линию введен дополнительный проводник, начало которогосоединено с общей шиной 2, а число участков основного проводника равноудвоенному значению коэффициента трансформации (рис. 1.5.4).
Описание изобретения кавторскому свидетельствуSU691934
(61) Дополнение к авторскомусвидетельству -
(22) Заявлено 10.02.78 (21)2576772/24-07 с присоединением заявки № -
(23) Приоритет — Опубликовано15.10. 79. Бюллетень №38 Дата опубликования описания 25.10.79.
(51) М. Кл Н 01 F19/04
(53) УДК 621.314.26 2(088.8)
(72) Авторы изобретения С.Е.Лондон и С.В. Томашевич.
(71) Заявитель –
(54) Широкополосныйтрансформатор
Изобретение относится крадиотехнике, в частности к конструированию и изготовлению высокочастотныхсогласующих трансформаторов.
Целью изобретения являетсярасширение рабочей полосы частот.
1.Широкополосныйтрансформатор, содержащий обмотку, проводник которой разделен на участки 1 и 2,образующие между собой линии передачи с переменным вдоль линии волновымсопротивлением, отличающийся тем, что, с целью расширения рабочей полосычастот, каждая из линий передачи выполнена из двух ступеней 3-1 и 3-2, равныхпо длине с разным волновым сопротивлением, постоянным в пределах одной ступени(рис.1.5.5).
2. Трансформатор по п. 1,отличающийся тем, что участки проводника образуют N двухпроводныхлиний передачи, соединенных по входам в параллель, а по выходам последовательномежду собой и с упомянутыми входами, при этом волновое сопротивление каждой изступеней, соединенных в параллель, в N+2/N раз меньшеволнового сопротивления каждой из ступеней 4-1 и 4-2, соединенных по выходупоследовательно (рис. 1.5.6).
Описание изобретения кавторскому свидетельствуSU691934
(61) Дополнение к авторскомусвидетельству -
(22) Заявлено 10.05.78 (21)2618793/24-07 с присоединением заявки № -
(23) Приоритет -
(43) Опубликовано 30.07. 80.Бюллетень №28
(45) Дата опубликованияописания 30.07.80.
(51) М. Кл Н 01 F19/06
(53) УДК 621.317.225 (088.8)
(72) Автор изобретения И.М.Черкашин
(71) Заявитель –
(54) Широкополосныйтрансформатор
Изобретение относится кэлектротехнике, в частности к широкополосному трансформатору, предназначенномудля согласования транзисторных каскадов с нагрузкой в различныхрадиотехнических устройствах, в частности радиопередающих устройствах.
Целью изобретения являетсяулучшение характеристик и повышение технологичности изготовлениятрансформатора.
Широкополосный трансформатор,содержащий ферритовый тороидальный магнитопровод 1 и обмотки 2 (рис.1.5.7),свитые из изолированных проводов в общий жгут, намотанный несколькими виткамина тороидальный магнитопровод 2, отличающийся тем, что, с целью улучшенияхарактеристик и повышения технологичности изготовления, в жгуте выполненыотводы />,/>,…, /> (рис.) изсоставляющих его проводов через промежутки, величины которых кратны длине виткажгута.
Описание изобретения кавторскому свидетельствуSU1453456
(21) 4196794/24-07
(22) 25.12.86
(46) 23.01.89. Бюллетень №3
(72) Г.И. Невмержицкий, И.М.Симонтов и А.И. Тихонов
(53) 621.314.222 (088.8)
(56) Лондон С.Е. ТомашевичС.В. Справочник по высокочастотным трансформаторным устройствам. – М.: Радио исвязь, 1984.
(51) М. Кл Н 01 F19/04
(54) Широкополосныйтрансформатор
Изобретение относится крадиотехнике и может быть использовано в широкополосных усилителях исогласующих устройствах.
Целью изобретения являетсяувеличение широкополосности трансформатора.
Широкополосный трансформатор,содержащий ферритовый тороидальный магнитопровод 1 (рис.1.5.8) и три намотанныхна нем проводника 3-5, представляющих три длинные линии, отличающиеся тем, что,с целью увеличения широкополосности и уменьшении габаритов, проводники 3-5 намотаныравномерно в плоскости обмотки так, что последний и первый проводники каждыхсоседних витков, кроме первого и последнего, образуют дополнительную длиннуюлинию.
В процессе анализа патентовне было обнаружено устройств, близких по техническим показателям к требованиямзадания дипломного проекта: получение максимально возможной величиныкоэффициента широкополосности КШ≈6000-10000;
иметь как можно меньшуювеличину волнового сопротивления ρ, с целью облегчениясогласования ТДЛ со стандартной величиной импедансов источников сигнала инагрузок с сопротивлением RГ = RН=75Ом (или 50Ом);
получение постоянстваволнового сопротивления ρ во всем диапазоне частот, но не болеестандартных величин;
иметь минимальные габариты,большую эксплуатационную надежность и экономический эффект.
Наиболее близкими оптимальнымихарактеристиками обладает широкополосный трансформатор А.С. № SU1453456 – Бюл. 3, опубл. 23.01.89, Авт. Г.И. Невмержицкий, И.М. Симонтов, А.И.Тихонов.

2. Разработка и исследование оптимального варианта ТДЛ
 
Результаты разработки ТДЛ с коэффициентом трансформации «nТР» по R [1:9] или по U [1:3] для усилителей с повышенными требованиями поблокированию.
На основе приведенного обзоратехнической литературы и проработки патентных источников, для исследования иразработки широкополосного трансформатора, был взят за основу ТДЛ с выполнениемобмотки в виде двух одинаковых двухпроводных линийW, каждая с волновым сопротивлением ρ и электрическойдлиной х (рис.1.1.1а), образующих длинные линии, намотанные натороидальный ферритовый магнитопровод.
Целью разработки иисследования является расширение рабочей полосы частот трехпроводникового ТДЛбез увеличения его габаритов.
При разработке ТДЛ необходимоориентироваться на выполнение следующих противоречивых требований:
получение максимальновозможной величины коэффициента широкополосности КШ≈ 6000-10000, для чего необходимо расширять полосу пропускания ТДЛкак «вверх», так и «вниз»;
иметь как можно меньшуювеличину волнового сопротивления ρ, с целью облегчениясогласования ТДЛ со стандартной величиной импедансов источников сигнала инагрузок с сопротивлением RГ = RН=75Ом (или 50Ом);
получение постоянстваволнового сопротивления ρ во всем диапазоне частот, но не болеестандартных величин;
иметь минимальные габариты,большую эксплуатационную надежность и экономический эффект.
Коэффициент передачи ТДЛизмеряется по схеме рис.2.1. следующим образом. На вход трансформатора отгенератора Г подается фиксированное напряжение ЕГ =100 мВ (точка 1).На входном зажиме 2 измеряется входное напряжение UВХ на нескольких частотах. Выходное напряжение UВЫХ измеряется на нагрузке RН. Результаты измерений заносятся в таблицу.
Для достижения наибольшейполосы рабочих частот в широкополосном трансформаторе должно быть выполненоусловие постоянства волнового сопротивления по всей длине линии передачи.
Волновое сопротивление
/>,
где /> — индуктивность ДЛ при КЗ навыходе; /> -емкость ДЛ при ХХ на выходе; измеряется по схеме рис.3.1
Коэффициент усиления
/>,
где /> и /> - соответственно действующеезначение выходного и входного напряжений усилителя (при частоте />), измеряется вдиапазоне частот по схеме рис.2.1. Экспериментальные данные сводятся в таблицу.
Результаты исследованияТДЛ-1.
Марка магнитопровода К-12;магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=0.33мм;количество витков N=14; межвитковая емкость С=100пФ; межвитковаяиндуктивность L=0.07мкГн.
Таблица 2.1f, МГц 0,1 1 10 20 30 40 50 60 70
Uвх, мкВ 50 50 48 43 44 44 42 48 50
Uвых, мкВ 150 150 150 145 145 145 145 145 78 К 3 3 3,12 3,3 3,3 3,3 3,4 3 1,6

/>
Рис.2.2. Амплитудно –частотная характеристика ТДЛ-1.
Вывод: рабочий частотныйдиапазон 100кГц – 60МГц
/>,
что не удовлетворяетусловиям, изложенным выше. Возможно, выбор сердечника большего диаметра,например, типа К-20, а также увеличение диаметра провода (D=1,07мм)и уменьшение количества витков до величины N=2,5 даст болеелучший результат.
Результаты исследования ТДЛ-2f, МГц 0,1 10 30 50 60 70 80 98 100
Uвх, мкВ 40 42 42 38 41 40 40 48 56
Uвых, мкВ 122 132 132 114 112 110 110 105 112 К 5,5 3,14 3,14 3,0 2,73 2,75 2,75 2,18 2,0
Марка магнитопровода К-20;магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=1,07мм;количество витков N=2,5; межвитковая емкость С=27пФ; межвитковаяиндуктивность L=0.039мкГн.

Таблица 2.2
/>
Рис.2.3. Амплитудно –частотная характеристика ТДЛ-2.
Вывод: рабочий частотныйдиапазон 100кГц – 50МГц
/>,
что не удовлетворяет условиямизложенным выше. Возможно следует уменьшить количество витков до N=2.
Результаты исследования ТДЛ-3f, МГц 0,1 10 30 40 50 60 70 80
Uвх, мкВ 30 36 39 38 40 42 35 28
Uвых, мкВ 90 120 122 120 120 122 100 70 К 3 3,3 3,12 3,16 3,0 2,9 2,86 2,5
Марка магнитопровода К-20;магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=1,07мм;количество витков N=2; межвитковая емкость С=51пФ; межвитковаяиндуктивность L=0.03мкГн.

/> 
Рис.2.4. Амплитудно –частотная характеристика ТДЛ-3.
Вывод: рабочий частотныйдиапазон 100кГц – 50МГц
/>,
что не удовлетворяет условиямизложенным выше. Перейдем на сердечник с меньшей магнитной проницаемостьюµ=1000.
Результаты исследования ТДЛ-4f, МГц 0,1 1 10 30 40 50 60 70 80 90
Uвх, мкВ 13 46 46 45 45 46 49 50 47 44
Uвых, мкВ 40 132 140 135 130 128 128 118 105 72 К 3 2,86 3,04 3 2,88 2,78 2,61 2,36 2,23 1,64
Марка магнитопровода К-16;магнитная проницаемость µ=1000; диаметр проводника D=1,07мм;количество витков N=2; межвитковая емкость С=62пФ; межвитковаяиндуктивность L=0.029мкГн.

Таблица 2.4
/>
Рис.2.5. Амплитудно –частотная характеристика ТДЛ-4.
Вывод: однако спад АЧХ на30-60МГц во всех вариантах побуждает искать иной выход. Очевидновнутриобмоточная проходная емкость (особенно первичной обмотки) ограничиваетчастотный диапазон «сверху». Поэтому исследуем вариант трех отдельных ТДЛ сдвойными проводами по схеме рис.2.6.
Результаты исследования ТДЛ-5
/>f, МГц 0,1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Uвх, мкВ 40 47 46 46 46 46 46 47 49 50 50
Uвых, мкВ 125 148 142 140 138 133 140 127 125 120 112 К 3,12 3,15 3,08 3,04 3,0 2,9 3,04 2,7 2,55 2,4 2,24

Марка магнитопровода К-12;магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=0,54мм;количество витков N=5; межвитковая емкость С=9,4пФ; межвитковаяиндуктивность L=0.067мкГн.
Таблица 2.5
/>
Рис.2.7. Амплитудно –частотная характеристика ТДЛ-5.
Вывод: рабочий частотныйдиапазон 100кГц – 60МГц
/>,
что не удовлетворяет условиямизложенным выше. Возможно следует уменьшить количество витков до N=4.
Результаты исследования ТДЛ-6f, МГц 0,1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Uвх, мкВ 36 47 46 46 46 46 46 46 46 48 49
Uвых, мкВ 112 142 140 138 132 130 128 120 120 115 112 К 3,11 3,02 3,04 3,0 2,9 2,82 2,8 2,6 2,6 2,4 2,28

Марка магнитопровода К-12;магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=0,54мм;количество витков N=4; межвитковая емкость С=10,5пФ; межвитковаяиндуктивность L=0.072мкГн.
/>
Рис.2.8. Амплитудно –частотная характеристика ТДЛ-6.
Вывод: рабочий частотныйдиапазон 100кГц – 30МГц
/>,
что не удовлетворяет условиямизложенным выше. Попробуем уменьшить диаметр провода D=0,33мм иувеличить количество витков до N=7.
Результаты исследования ТДЛ-7f, МГц 0,1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Uвх, мкВ 45 48 47 46 47 47 47 46 47 48 49
Uвых, мкВ 140 148 145 140 138 135 130 120 115 110 105 К 3,11 3,08 3,08 3,04 2,94 2,87 2,76 2,6 2,44 2,29 2,14

Марка магнитопровода К-12;магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=0,33мм;количество витков N=7; межвитковая емкость С=21,5пФ; межвитковаяиндуктивность L=0.045мкГн.
/>
Рис.2.9. Амплитудно –частотная характеристика ТДЛ-7.
Вывод: рабочий частотныйдиапазон 100кГц – 30МГц
/>,
что неудовлетворяет условиямизложенных выше. Возможно, уменьшение количества витков до N=5,даст лучший результат.
Результаты исследованияТДЛ-8.f, МГц 0,1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Uвх, мкВ 42 47 47 46 47 47 48 48 48 49 50
Uвых, мкВ 130 140 140 138 135 130 128 120 145 112 110 К 3,09 2,97 2,97 3 2,87 2,76 2,66 2,5 2,4 2,28 2,2

Марка магнитопровода К-12;магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=0,33мм;количество витков N=5; межвитковая емкость С=24,6пФ; межвитковаяиндуктивность L=0.042мкГн.
/>
Рис.2.10. Амплитудно –частотная характеристика ТДЛ-8.
Вывод: так как увеличениечисла витков с N=5 до N=7 дает улучшения передачи, следовательно приодинаковых сердечниках длина выводов при 5 витках соизмерима с длиной ДЛ, а приодинаковом числе витков лучшие результаты дает увеличение диаметра провода с0.33мм до 0.54мм. Попробуем N=7, D=0,54мм на кольце К-12.
Результаты исследования ТДЛ-9f, МГц 0,1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Uвх, мкВ 48 48 48 47 46 47 46 44 44 45 45
Uвых, мкВ 150 152 150 145 142 137 135 132 125 120 115 К 3,12 3,16 3,12 3,08 3,08 2,9 2,93 3 2,84 2,66 2,55
Марка магнитопровода К-12;магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=0,54мм;количество витков N=7; межвитковая емкость С=24,6пФ; межвитковаяиндуктивность L=0.042мкГн.

/>
Рис.2.11. Амплитудно –частотная характеристика ТДЛ-9.
Вывод: рабочий частотныйдиапазон 100кГц – 70МГц
/>,
что неудовлетворяет условиямизложенных выше. Возможно, следует увеличить диаметр провода до 0.84мм накольце К-16 (µ=1000).
Результаты исследованияТДЛ-10f, МГц 0,1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Uвх, мкВ 46 46 45 42 39 38 29 30 37 46 50
Uвых, мкВ 145 150 145 142 139 130 88 76 83 70 54 К 3,15 3,26 3,22 3,38 3,56 3,42 3,03 2,53 2,24 1,52 1,08
Марка магнитопровода К-16;магнитная проницаемость µ=1000; диаметр проводника D=0,84мм;количество витков N=7; межвитковая емкость С=27пФ; межвитковаяиндуктивность L=0.0264мкГн.

/>
Рис.2.12. Амплитудно –частотная характеристика ТДЛ-10.
Вывод: рабочий частотныйдиапазон 100кГц – 85МГц
/>,
что неудовлетворяет условиямизложенных выше. Применение схемы с тремя отдельными ТДЛ рис.2.6. особыхрезультатов не принесло. Появляется необходимость внести некоторые изменения вконструкцию ТДЛ. Используем другую схему широкополосного трансформатора рис.2.13.в виде трех симметричных длинных линий, равномерно намотанных на тороидальныймагнитопровод, причем третьим проводником длинной линии служит экранированнаяпроводящая оплетка.
Результаты исследованияТДЛ-11 (в экране).f, МГц 0,01 0,1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Uвх, мкВ 42 44 48 46 43,5 41 37 29 26 26 29 29
Uвых, мкВ 126 140 150 148 145 140 118 94 90 84 70 54 К 3,02 3,18 3,12 3,21 3,33 3,41 3,19 3,24 3,46 3,23 2,41 1,86

Марка магнитопровода К-12;магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=0,54мм;количество витков N=6; межвитковая емкость С=27,8пФ; межвитковаяиндуктивность L=0.035мкГн; />ЭКР=12см.
Особенностью трансформатораявляется его обмотки в виде трех симметричных длинных линий, равномернонамотанных на тороидальный магнитопровод, причем третьим проводником длиннойлинии служит экранированная проводящая оплетка.
/>
Рис.2.14. Амплитудно –частотная характеристика ТДЛ-11.
Вывод: рабочий частотныйдиапазон 10кГц – 85МГц
/>,
что удовлетворяет условиямизложенным выше. С целью увеличения КШ используем провод меньшегосечения D=0,33мм; N=7; />ЭКР=10см. f, МГц 0,01 0,1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Uвх, мкВ 42 47 50 47 42 40 26 24 20 19,5 23,5 28
Uвых, мкВ 126 145 150 145 140 130 82 74 61 50 40 30 К 3,02 3,09 3,0 3,08 3,33 3,25 3,15 3,08 3,05 2,55 1,7 1,07

Марка магнитопровода К-12;магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=0,33мм;количество витков N=7; межвитковая емкость С=29,3пФ; межвитковаяиндуктивность L=0.043мкГн; />ЭКР=10см.
/>
Рис.2.15. Амплитудно –частотная характеристика ТДЛ-12.
Вывод: уменьшение диаметрапровода и длины экранирующей оплетки ожидаемых результатов не принесло КШ=7000.Поэтому снова увеличим диаметр провода до />ЭКР=2см.    
Результаты исследованияТДЛ-13f, МГц 0,01 0,1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Uвх, мкВ 32 34 45 44 41 30 24 21,5 18,5 23 28 33
Uвых, мкВ 96,4 105 145 148 140 110 84 74 60 58 44 32 К 3,02 3,08 3,22 3,36 3,41 3,33 3,5 3,44 3,24 2,52 1,57 1,03
Марка магнитопровода К-12;магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=0,54мм;количество витков N=7; межвитковая емкость С=29,3пФ; межвитковаяиндуктивность L=0.043мкГн; />ЭКР=2см.

/>
Рис.2.16. Амплитудно –частотная характеристика ТДЛ-13.
Вывод: рабочий частотныйдиапазон 10кГц – 75МГц
/>,
что удовлетворяет условиямизложенным выше. Для увеличения КШ увеличим длину экранирующейоплетки />ЭКР=11см.
Результаты исследования ТДЛ-14f, МГц 0,01 0,1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Uвх, мкВ 42 46 50 47 43 41,5 37,5 21,5 23,5 24 26,5 29
Uвых, мкВ 126 140 152 150 148 140 115 80 84 80 68 48 К 3,0 3,04 3,04 3,2 3,44 3,37 3,06 3,72 3,57 3,33 2,56 1,65
Марка магнитопровода К-12;магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=0,54мм;количество витков N=6; межвитковая емкость С=29,3пФ; межвитковаяиндуктивность L=0.043мкГн; />ЭКР=11см.

/>
Рис.2.17. Амплитудно –частотная характеристика ТДЛ-14.
Вывод: с увеличением длиныэкранирующей оплетки до />ЭКР=11см диапазонрабочих частот расширился до
/>.
Результаты исследованияТДЛ-15f, МГц 0,01 0,1 10 20 30 40 50 60 70 80
Uвх, мкВ 50 50 49 48 46 44 39 37,5 38 42
Uвых, мкВ 150 150 155 150 150 145 135 115 108 92 К 3,0 3,0 3,16 3,12 3,26 3,29 3,46 3,06 2,84 2,19
Марка магнитопровода К-20;магнитная проницаемость µ=4000; диаметр проводника D=0,84мм2;количество витков N=6; межвитковая емкость С=93пФ; межвитковаяиндуктивность L=0.03мкГн.

/>
Рис.2.18. Амплитудно –частотная характеристика ТДЛ-15.
Таким образом, в результатепроработки 15ти вариантов широкополосных трансформаторов быливыявлены наилучшие характеристики у ТДЛ-11 (КШ=8500) и ТДЛ-14 (КШ=8500)максимально удовлетворяющие требованиям технического задания.
Вывод: в результатеисследований появилась необходимость выявить оптимальное решение между µсердечника и количеством витков W, технологию намотки (плоская,скручиваемая, намотанная). Также получены следующие рекомендации по намоткеТДЛ:
Для расширения диапазонарабочих частот «вверх» — число витков должно быть минимальным, а сердечник – сменьшим диаметром.
ρ≈50 Ом (т.е.больший диаметр провода D≈0.52-1мм).
µ сердечника – максимальное.
Для расширения диапазона«вниз» µ необходимо снижать, а диаметр сердечника увеличивать.
Чем больше скруток, темменьше ρ.
Чем толще провод, тем меньшеρ.

3. Анализ и исследование оптимального варианта ТДЛ
В общем решении задачисинтеза широкополосных трансформирующих цепей без потерь, служащих длясогласования активных сопротивлений, можно выделить два этапа. Первый из нихсостоит в установлении принципа построения трансформатора, позволяющегоопределить его схемную структуру. Второй этап заключается в отыскании элементовцепи (значений индуктивностей и емкостей, волновых сопротивлений и длин линий).Во всех случаях для упрощения численных расчетов, повышения их точности ивыявления общих закономерностей целесообразно установить пути аналитическогоопределения возможно большего числа параметров.
Для дальнейшего исследованиявыбираем широкополосный трансформатор ТДЛ-11 и ТДЛ-14 поскольку они показалинаилучшие характеристики. Критерием выбора послужил КШ=8500.
Как известно, для достижения наибольшейполосы рабочих частот в широкополосном трансформаторе должно быть выполненоусловие постоянства волнового сопротивления по всей длине линии передачи.
Волновое сопротивлениеТДЛ-11:
/>                        (3.1)
Волновое сопротивлениеТДЛ-11:
/> (3.2)
Рассмотрим ТДЛ 1:3,нагруженный на входе и выходе (рис. 3.1). Для него дуальная схема приведена нарис.3.2.

/>
Сопоставляя схемы на рис. ирис., видим, что они идентичны. Это означает, что схема рассматриваемого ТДЛявляется самодуальной, т.е. />. Самодуальной будем называтьструктуру, дуальная которой тождественна исходной, имея в общем случаеразличающиеся параметры.
Для согласования при /> необходимо,чтобы напряжение на выходе второй ступени (/>)было в 3 раза больше входного напряжения и имело обратный знак. Отсюда следует,что />. Врезультате имеем систему уравнений:
/>, (3.3)
из которой следует, что
/>, а />.
/>

Соотношение волновыхсопротивлений во взаимосвязи с сопротивлениями сигнала и нагрузки прибесконечной длине линий должно удовлетворять уравнению[1]:
/>; (3.4)
Из рассмотрения эквивалентнойсхемы ТДЛ на низкой частоте (рис. 3.3), получим для отношения мощности,выделяемой в нагрузке РН, к номинальной мощности источникавозбуждения РВХ [1]:
/>;                     (3.5)
/> (3.6)
/>;
 
L — индуктивность первичной обмотки при частоте />.
/>
Рис.3.3.

Приняв на нижней частотедиапазона fНдопустимое уменьшение мощности на 3 дБ, получим для требуемой индуктивностипервичной обмотки: />.

4. Разработка широкополосного высоколинейногоэкспериментального усилителя на основе выбранного оптимального ТДЛ
Необходимо разработатьусилитель, функционирующий в диапазоне частот 0.01-100 МГц с усилением 12±1 дБи динамическим диапазоном по нелинейности (интермодуляционным составляющим)второго и третьего порядков 90-120 дБ, допускающим уровень блокирующей помехименее 1.5В, при котором δБЛ≤20%. Спроектировать всоответствии с требованиями, предъявляемыми к современным перспективнымширокополосным усилителям (ШПУ). Усилитель в рабочем диапазоне частот имеетследующие технические показатели:
коэффициент усиления — 12±1дБ;
коэффициент шума – не более3.0 дБ;
входные и выходныесопротивления – в пределах 30-80 Ом;
сопротивления источникасигнала (генератора) и нагрузки – 75 Ом;
нелинейные искажения,оцениваемые динамическим диапазоном по интермодуляции третьего порядка, — 90-120 дБ;
напряжение питания при токепотребления 100мА — 15±1В;
амплитуда блокирования помехине менее 1.5В;
/>
Рис.4.1. Принципиальная схемаусилителя.

На основании проработки ианализа оптимальных технических решений, взят за основу усилитель на линейномтранзисторе 2Т339А [А.С. №1166270 Авт. Невмержицкий Г.И., Сартасов Н.А.,Симонтов И.М., Тихонов А.И. Бюл.25 07.07.85. Широкополосный усилитель], врезультате чего разработан и исследован наиболее перспективный его вариант навходе и выходе которого включены выбранные ТДЛ-11 и ТДЛ-14 соответственно,волновое сопротивление (ρ) которых полностью определяет широкополосностьусилителя. Принципиальная схема усилителя приведена на рис.4.1. В схемеиспользованы трансформаторы разработанные в разделе № 3.
Коэффициент усиления
/>,
где /> и /> - соответственно действующеезначение выходного и входного напряжений усилителя (при частоте />), измеряется вдиапазоне частот по схеме рис.4.2. Экспериментальные данные сведены в таблицу4.1.
/>
Рис.4.2. Схема для измерениякоэффициента усиления, входного и выходного сопротивлений усилителя.

Для достижения в ТДЛмаксимальной широкополосности ДЛ согласуют с источником сигнала /> и нагрузки />, т.е. как состороны входа, так и со стороны выхода усилителя.
/>,
где /> и /> - соответственно действующеезначение выходного и входного напряжений усилителя (при частоте />).f, МГц 0,01 0,05 0,1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
UВХ, мВ 21 24 70 86 72 60 45 35 50 60 82 88 78
UБ, мВ 5,0 8,0 23 32 28 28 25 27 26 27 24 14 16
UВЫХ, мВ 67,2 115 380 520 550 500 470 500 400 300 300 200 80
КЗ 48 55 58 62 64 65 65 60 62 60 58 45 43
КУ 3,2 4,8 5,4 6,0 7,6 8,3 10,4 14,3 8,0 5,0 3,6 2,3 1,02
ДКЗВЫХ, дБ 100 100,3 101,3 102,6 103,3 103,6 103,6 104 102,6 102 101,3 97 82,3
IP3ВЫХ 36,0 38,5 40 42,7 43 44,2 44,2 44,5 42,7 42 40 33,7 22,8
RВХ, Ом 6,0 23,68 175 460,7 192,8 112,5 61,36 40,38 75 112,5 341,6 550 266
Основным показателем,характеризующим амплитуду напряжений продукта нелинейного преобразования навыходе усилителя, является коэффициент нелинейности интермодуляционных(комбинационных) составляющих соответствующих порядков. В частности, длясоставляющей третьего порядка этот коэффициент определяется формулой:
/>,
где /> — амплитуда напряжения третьегопорядка на выходе усилителя; /> — амплитуда напряжения выходногополезного сигнала с частотой />. Коэффициент нелинейности /> измеряется вдиапазоне частот по схеме рис.4.3 двухсигнальным методом. Результат измеренийприведен в таблице 4.1.
Широкополосность усилителя вцелом определяется нижней и верхней граничными частотами, на которыхкоэффициент усиления уменьшается на 3 дБ (1.7 раз). При этом нижняя граничнаячастота определяется максимальным значением магнитной проницаемости µ≥4000и наибольшим числом витков.
/>
Рис.4.3. Схема для измерениякоэффициента нелинейности К3 двухсигнальным методом.
Верхняя граничная частотаусилителя определяется максимальной граничной частотой биполярного транзистора(БПТ), а также минимальными геометрическими размерами ферритового кольца. Приэтом для уменьшения входного сопротивления усилителя на низких частотахнеобходимо увеличить погонную емкость С, что достигается скручиваниемпроводников.
Кроме того, для уменьшенияшумов и нелинейных искажений в схему ШПУ введена «бесшумная» отрицательнаяобратная связь (ООС) по току за счет дополнительной обмотки />, шунтирование которойрезистором малой величины компенсирует ограничение широкополосности из-завведения ООС.

/>
Рис.5.4. Амплитудно — частотная характеристика экспериментального усилителя функционирующий вдиапазоне частот 10кГц – 85МГц
/>
Рис.5.5. Экспериментальнаязависимость величины входного сопротивления RВХ от частоты усилителя.
/>
Рис.5.6. Зависимость величиныдинамического диапазона ДКЗ по интермодуляциии третьего порядка отчастоты усилителя.

Для обеспечения определенногокачественного усиленного сигнала приходится задавать, с одной стороны,минимально допустимое отношение сигнал/шум или сигнал/фон, ограничивающееминимальный уровень усиливаемых сигналов, а с другой, максимально допустимуюнелинейность усилителя, что ограничивает наибольший уровень усиливаемыхсигналов. Отношение максимального сигнала к минимальному (в любой, но одной итой же точке усилителя, например на выходе) при определенных критериях качествавыходного сигнала называется динамическим диапазоном усилителя.
Динамический диапазон Д, дБ,
/> (4.1)
/>
где /> — коэффициент нелинейностиинтермодуляционной (комбинационной) составляющей третьего порядка, /> — амплитуданапряжения выходного полезного сигнала с частотой />.
Точка пересечения третьегопорядка, т.е. точка при которой комбинационная составляющая была равна зондирующемувходному сигналу.
/>

/>
Рис.4.7. Зависимостьпараметра нелинейности третьего порядка IP3 от частоты усилителя.
Особенностью такого усилителяявляется его сверхширокополосность, минимальные нелинейные искажения, шумы ипотребляемая мощность, а также стабильность параметров при изготовлении иэксплуатации, технологичность изготовления, что достигается с помощью схемы набиполярном транзисторе с параллельной отрицательной обратной связью понапряжению и бесшумной ООС – по току, а также включением в нагрузку усилителятрансформатора типа длинной линии.

5. Технико-экономический расчет
 
5.1 Расчет стоимостипокупных комплектующих изделий
Таблица 5.1Наименование Габариты Количество Стоимость за ед. Стоимость, руб. Провод d=0,45 мм 0,5 м 1,2 руб./м 0,6руб. Сердечник d=20 мм 1 шт. 40 руб. 40руб Кембрик d=0,4 мм 0,2 м 20 руб./м 4руб  Итог 44,6руб.
Стоимость провода:
/>
Стоимость всех комплектующих:
/>
5.2 Определение трудовыхзатрат на этапе изготовления
Таблица 5.2Наименование работ Плата на изготовление, руб.
Накладные
расходы, руб. Налог, руб.
Итог,
руб.
Намотка провода на
сердечник 600 180 231 1011
Заработная плата на изготовление:
/>

где /> - стоимость одного часа работы; /> - число часовработы в день; /> - количество дней работы.
Накладные расходы составляют 30 % от заработной платы:
/>
Налоги составляют 38,5 % от заработной платы:
/>
Реализация данного устройства с экономической точки зренияобойдется:
/>
5.3 Смета затрат на изготовление данного продуктаприведена в таблице 5.3
Таблица 5.3.
№
п/п Наименование статьи расхода
Цена за
единицу, руб. Кол-во
Стоимость,
руб. 1 Затраты на приобретение комплектующих материалов — — 44.6 2
Основная заработная плата
персонала. — — 600 3 Накладные расходы. — 30% 180 4 Налог — 38,5 % 231 ИТОГО: 1055.6

6. Охрана труда
6.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов нарабочем месте
Вредный производственный фактор – фактор среды и трудовогопроцесса, который может вызвать профессиональную патологию, временное,временное или стойкое снижение работоспособности, повысить частоту соматическихи инфекционных заболеваний, привести к нарушению здоровья потомства.
Опасный производственный фактор – фактор среды и трудовогопроцесса, который может быть причиной острого заболевания или внезапногорезкого ухудшения здоровья, смерти.
Гигиенические нормативы условий труда – уровни вредных производственныхфакторов, которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40часов в неделю в течение всего рабочего стажа, не должны вызывать заболеванийили отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методамиисследований в процессе работы или в отдалённые сроки жизни настоящего ипоследующих поколений.
Безопасные условия труда – условия, при которых воздействие вредныхи опасных производственных факторов исключено или их уровни не превышаютгигиенических нормативов.
При изготовлении широкополосного трансформатора производитсяизготовление обмотки с нанесением изоляционного материала, монтаж обмотки натороидальный сердечник.
В соответствии с ГОСТ 12.0.003-74 реальные производственныеусловия подразделяются на опасные и вредные производственные факторы.
Примерами опасных и вредных производственных фактов,действующих при изготовлении, а в ряде случаев и при эксплуатации,радиоэлектронных средств, могут служить:
повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;
повышенная загазованность воздуха рабочей зоны;
повышенная запыленность воздуха рабочей зоны;
пониженная подвижность воздуха рабочей зоны;
повышенное значение напряжения в электрической сети,замыкание которой может произойти через тело человека;
недостаточная освещенность рабочей зоны;
неблагоприятная электромагнитная обстановка рабочей зоны;
повышенный уровень электромагнитных излучений;
недостаточное естественное освещение.
Исходя из конкретных условий производства и эксплуатации,можно выделить следующие пути возникновения опасных условий дляпроизводственного персонала и пользователей.
Шум.
С физической точки зрения шумом является всякийнежелательный, неприятный для восприятия человека звук.
Шум, неблагоприятно воздействуя на органы человека, вызываетпсихические и физиологические нарушения, снижающие работоспособность исоздающие ряд общих и профессиональных заболеваний и производственныйтравматизм.
Нормативным документом, регламентирующим уровни шума для различныхкатегорий рабочих мест служебных помещений, является ГОСТ 12.1.003-83 “ССБТ.Шум. Общие требования безопасности”.
Нормы шума в лаборатории указаны в таблице 6.1.
Таблица 6.1Рабочее место Уровни звукового давления, дБ, в составных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА 31,5  63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Рабочие места в помещениях цехового управленческого аппарата, в рабочих комнатах конторских помещений, лабораториях  93  79  70  63  58  55  52  50  49  60
Микроклимат.
Метрологические условия – оптимальные и допустимыетемпературы, относительная влажность и скорость движения воздуха – устанавливаютсядля рабочей зоны производственных помещений в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88.
Гигиенические требования к показателям микроклиматапроизводственных помещений приведены в СанПиН 2.2.4.548-96.
Показатели микроклимата должны обеспечивать сохранениетеплового баланса человека с окружающей средой и поддержание оптимального илидопустимого теплового состояния организма. Все эти параметры следует приниматьна тёплый, холодный и переходный периоды года, исходя из тяжести работ,назначения помещений и избытка явного тепла.
Под микроклиматом в производственных помещениях понимаетсяклимат внутренней среды этих помещений, который определяется действующими наорганизм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движениявоздуха, а также температуры окружающих поверхностей.
В соответствии с Сан-ПиН2.2.4.548-96 приведём оптимальные и допустимые нормы температуры,относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне помещений(таблица 6.2).
Воздух рабочей зоны.
Одним из необходимых условий безопасного и производительноготруда является обеспечение чистоты воздуха.
При изготовлении широкополосного трансформатора ряд операцийсопровождается выделением в воздух вредных веществ. К таким операциямотносятся: работа с паяльником, нанесение лакокрасочных покрытий. Вредныевещества попадают в организм главным образом через дыхательные пути, а такжечерез кожу. В результате воздействия вредных веществ могут возникатьпрофессиональные заболевания.
Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должнопревышать предельно допустимых концентраций (ПДК) этих веществ. Нормы ПДКнекоторых вредных веществ приведены в таблице 6.3.
Таблица 6.3.Наименование вещества
 ПДК, мг/м3
Свинец
Кадмий
Цинк
Олово
Спирт этиловый
Амины алифатические
 0,01
0,1
0,5
0,1
1000
1
        
Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухерабочей зоны помещений приведены в ГОСТе 12.1.005-88.
Воздух, удаляемый системами вентиляции и содержащий пыль,вредные вещества или неприятно пахнущие вещества, перед выбросом в атмосферудолжен очищаться с тем, чтобы в атмосферном воздухе населённых пунктов не быловредных веществ, превышающих санитарные нормы.
Освещённость.
Освещение рабочего места – важнейший фактор создания нормальныхусловий труда. Практически возникает необходимость освещения как естественным,так и искусственным светом.
Естественное освещение характеризуется отношениеместественной освещённости земной поверхности от небосвода выраженным впроцентах.
Искусственное освещение необходимо создавать такое, при которомсуммарный световой поток от всех установленных в рабочей зоне светильниковраспределён равномерно.
Нормирование искусственного,естественного и совмещенного освещения осуществляется по СНиП 23.05-95 таблица6.4.
Таблица 6.4Характеристика типа зрительных работ Разряд, подразряд Освещённость при искусственном освещении, лк КЕО при естественном освещении, % КЕО при совмещённом освещении, % Высокой точности  IIIб комбинированном  общем  боковом  боковом  1000  300  1,6  1,2
Электрический ток.
При эксплуатации и изготовлении широкополосноготрансформатора возникает опасность поражения пользователя электрическим током.
Проходя через организм, электрический ток оказываеттермическое, электролитическое и биологическое действие.
Термическое действие выражается в ожогах отдельных участковтела, нагреве кровеносных сосудов и других тканей. Электролитическое действиеявляется особым специфическим процессом разложения крови и других жидкостей,что вызывает значительное нарушение их физико-химических свойств. Биологическоедействие – процесс раздражения и возбуждения живых тканей, а также нарушениевнутренних биоэлектрических процессов.
Наиболее опасным для человека считается переменный токчастотой 50-60 Гц, силой 0,1 А, напряжением свыше 250 В. При токе 0,04-0,1 Аможет наступить потеря сознания, а в ряде случаев и смерть. Опасным является нетолько ток высокого напряжения (выше 220 В), но и низкого, поэтому следуетпроявлять осторожность при обращении с электрооборудованием, работающим принизких напряжениях. Ток напряжением более 12 В является опасным при проведенииработ в сырых местах.
Основная причина несчастного случая от воздействияэлектрического тока при эксплуатации устройств такого типа – появлениенапряжения на металлическом корпусе в результате повреждения изоляции и другихпричин.
6.2 Меры по снижению и устранению опасных и вредныхфакторов
Шум.
При изготовлении и эксплуатации данного трансформатора наорганы слуха человека оказывает влияние шум, издаваемый станочными приборами.Нормы шума в лаборатории находятся в пределах, регламентированных ГОСТом12.1.003-83. В связи с этим нет необходимости принятия каких либо мер поснижению и устранению данного фактора. В случае возникновения шума применяютсяшумоизолирующие материалы и покрытия, индивидуальные средства защиты и т.д.
Микроклимат.
Оптимальный микроклимат в помещении обеспечивает поддержаниетеплового равновесия между организмом и окружающей средой. Поддержание назаданном уровне параметров, определённых микроклиматом: температуры, влажности,скорости движения воздуха, может осуществляться с помощью кондиционирования илибольшого доступа вентиляции, а также с помощью отопительных приборов.
Воздух рабочей зоны.
Мероприятия по оздоровлению воздушной среды:
— механизация и автоматизация производственных процессов, дистанционноеуправление ими;
— применение технологических процессов и оборудования, исключающих образованиевредных веществ или попадание их в рабочую зону;
— защита от источников тепловых излучений;
— устройства вентиляции и отопления;
— применение индивидуальных средств защиты.
Задачей вентиляции является обеспечение чистоты воздуха изаданных метрологических условий в помещениях. Вентиляция достигается удалениемзагрязнённого или нагретого воздуха из помещения и подачей в него свежеговоздуха. Вытяжные шкафы (местная вытяжная вентиляция) находят широкоеприменение при термической и гальванической обработке металлов, окраске,лужении и других операциях, связанных с выделением вредных газов и паров.
Освещённость.
В лаборатории, где производится разработка данноготрансформатора, необходимо кроме общего освещения предусмотреть местное накаждом рабочем месте.
В качестве источников света для общего освещения выберемлюминесцентные лампы вместо ламп накаливания, т.к. люминесцентные лампы болееэкономичны и их спектр излучения близок к естественному свету.
Для местного освещения, кроме разрядных источников света,будем использовать лампы накаливания, т.к. они имеют меньший коэффициентпульсации и, соответственно, оказывают меньшее воздействие на зрительныйаппарат человека.
Электрический ток.
Основными мероприятиями по защите человека от пораженияэлектрическим током являются: применение малых напряжений, использованиедвойной изоляции, выравнивание потенциала, защитное заземление электрическогооборудования, а также предметов, на которых могут появляться статическиеэлектрические заряды.
Все помещения делятся на три класса по степени поражениялюдей электрическим током: без повышенной опасности, с повышенной опасностью иособо опасные.
Помещение, в котором находится лабораторный стенд, относитсяк классу “без повышенной опасности”, т.е. сухое помещение, в котором влажностьне превышает 60%, нет возможного одновременного прикосновения к корпусамэлектрического оборудования, а также к заземлённым частям, температура воздухане превышает 35°С.
 
6.3 Расчёт необходимого воздухообмена для создания наместе монтажа санитарно-гигиенических условий
При изготовлении и монтаже широкополосного трансформаторапроизводилась пайка с использованием канифольно-спиртового флюса (40% канифолии 60% спирта) и припоя ПОС-40 (олова 40%, свинца 60%). Суммарный расход припояна рабочем месте в среднем ежечасно составляет 10 г, причём 10% припояраспостраняется в виде аэрозоля. Суммарный расход флюса ежечасно составляет 30г, причём 30% флюса распостраняется в виде туманов и газов.
Лаборатория снабжена местной вытяжной вентиляцией в виде панелейравномерного всасывания со скоростью всасывания V=1,5м/с. Суммарная площадь отводных панелей составляет Fп= 6 м2.
Определим необходимый воздухообмен для нормальных санитарно-гигиенических условий на месте монтажа.
На рабочем месте выделяются следующие вредные вещества: парыканифоли, которые относятся к алифатическим аминам с КПД=1мг/м3, согласнотаблице 6.4; пары спирта этилового с ПДК=1000мг/м3; пары свинца сПДК = 0,01мг/м3; пары олова с КПД = 0,1мг/м3. Определимколичество вредных веществ, выделяющихся ежечасно в рабочей зоне в видеаэрозолей и газов:
Ск = 30×0,3×0,4= 3,6 г;
Ссп = 30×0,3×0,6= 5,4 г;
СOl =10×0,1×0,4 = 0,4 г;
СPb =10×0,1×0,6 = 0,6 г.
Выделяющиеся вредные вещества являются равнонаправленными,поэтому необходимый воздухообмен определяем по тому веществу, для удалениякоторого необходимо наибольшее количество воздуха. Определим количествовоздуха, необходимого для удаления каждого вредного вещества ежечасно, считая,что данное вещество в приточном воздухе отсутствует:
/>м3;
/>м3;
/>м3;
/>м3.
Следовательно, необходимый воздухообмен долженрассчитываться по ПДК аэрозоля свинца.
Определённое количество воздуха с загрязнениями удаляетсяежечасно с рабочих мест местной вентиляцией:
Lмест = 3600×1,5×6 = 32400 м3.
Как видно из полученных расчётов, местная вытяжнаявентиляция не справляется, поэтому необходимо провести интенсификацию местныхотсосов (за счёт увеличения площади панелей или скорости отсоса), либо наряду сместными отсосами ежечасно осуществлять обще обменную вентиляцию в следующемобъёме:

Lобщ = 60000 — 32400 = 27600 м3.
Если полученное значение расчётного количества воздухавызывает затруднения с реализацией по производительности, или каким либо другимпричинам, можно перераспределить доли удаляемого воздуха между обще обменной иместной вентиляцией.
6.4 Пожарная безопасность
Горение – это химическая реакция окисления, сопровождающаясявыделением большого количества тепла и света.
Пожар это неконтролируемое горение вне специального очага,наносящее материальный ущерб.
Для возникновения горения достаточно наличия вещества,окислителя и источника зажигания.
Пожарная безопасность – это состояние объекта, при которомисключается возможность пожара и обеспечивается защита материальных ценностей.
С учётом этого разрабатываются профилактические мероприятияи система защиты. На каждом предприятии есть пожарная охрана.
Категория по пожарной безопасности лаборатории – Д, т.к. вней находятся негорючие вещества и материалы в холодном состоянии (в соответствиис НПБ 105-95).
В целях пожарной безопасности, помещение, в которомпроизводятся работы, должно быть оснащено огнетушителями.

Заключение
В дипломном проекте проведеныанализ и исследование вопросов, связанных с разработкой широкополосныхтрансформаторов типа длинной линии (ТДЛ).
Благодаря новой идеологии,основанной на патентных исследованиях, а также связанной с конструкцией, типомнамотки, выбором сердечника и другими техническими факторами, удалосьдостигнуть практически идеальной фазовой характеристики в полосе частот 10кГц –85МГц (рис. 3.14 и рис.3.17), т.е. получить коэффициент широкополосностипорядка 8500 раз.
В известных высокочастотных трансформаторахудовлетворительные фазовые характеристики достигаются лишь в полосе рабочихчастот при коэффициенте широкополосности 30 – 200 раз.
На основе разработанныхширокополосных трансформаторов ТДЛ-11 (КШ=8500, />) и ТДЛ-14 (КШ=8500,/>),построен усилитель (рис. 5.1), функционирующий в диапазоне частот 5кГц – 80МГц(рис.5.4) с усилением 12±1 дБ и динамическим диапазоном по нелинейности(интермодуляционным составляющим) второго и третьего порядков 90-120 дБ,допускающим уровень блокирующей помехи менее 1.5В, при котором δБЛ≤20%.
Существенный экономическийэффект, достигаемый за счет сокращения элементов при построении известныхусилителей с учетом необходимости изготовления нескольких усилителей дляперекрытия широкого диапазона частот, составляет 100000 руб. на партию из 100усилителей.
Кроме того, получены новыерезультаты, которые могут составить предмет заявки на предполагаемоеизобретение.

Список литературы
Справочник по высокочастотным трансформаторнымустройствам. /С.Е. Лондон, С.В. Томашевич. – М.: Радио и связь, 1984.
Исследование автотрансформатора типа длинной линии/Э.В. Зелях, А.Л. Фельдштейн, Л.Р. Явич, В.С. Брилон. – Радиотехника, 1982, т.37, №5.
Широкополосное устройство для согласования исимметрирования. /Кузнецов В.Д., Парамонов В.К. – Электросвязь, 1968, №11.
Широкополосные радиопередающие устройства. /С.Е.Лондон – Л.: Энергия, 1970.
Синтез входных и выходных цепей широкополосныхусилителей. /Полякова Л.Н. – М.: Связь,1966.
Широкополосные радиопередающие устройства. / О.В.Алексеев, А.А. Головков, В.В. Полевой, А.А. Соловьев. – М.: Связь, 1978.
Анализ удельной мощности потерь в ферритовыхсердечниках мощных высокочастотных трансформаторов. /Розенбаум Л.Б. – Вопросырадиоэлектроники. Сер. ТРС, 1975, вып. 6.
Ферриты для сердечников мощных высокочастотныхтрансформаторов. /Изергина Е.В. – Электронная техника, сер. VII,1969, №3.
Проектирование радиопередающих устройств /Под. Ред.В.В. Шахгильдяна. – М.: Связь, 1986.
Some broad-band transformers. /RuthrolffC.L. – PIRE, 1959, N8.
Фильтры и цепи СВЧ устройства: Пер. с англ./Под ред.А.Е. Знаменского. – М.: Связь, 1976.
Трансформаторы для радиоэлектроники. /Бальян Р.Х. –М.: Советское радио, 1971.
Imput impedance analysis of 1: — 1 balun./Shimada Y. — IEEE Trans., 1970, MTT – 18, N5.
Лабораторный практикум по основам измерительнойтехники. /С.В.Бирюков, А.В.Бубнов, А.И.Тихонов. М/У О.: 2002.