Трансформатор

I

Трансформа́тор (от лат. transformo — преобразую)

в технике, устройство для преобразования каких-либо существенных свойств энергии или объектов (устройств). Наиболее распространены трансформаторы электрические (См. Трансформатор электрический) и гидротрансформаторы (см. Гидродинамическая передача), представляющие собой устройства для изменения (заданным образом) физических величин, характеризующих соответственно электрическую и механическую энергию (например, для изменения напряжения, тока, крутящего момента).

II

Трансформа́тор

СВЧ, трансформатор полного сопротивления, устройство для преобразования полного электрического сопротивления СВЧ линии передачи (полого или диэлектрического Радиоволновода, коаксиальной длинной линии (См. Длинная линия), полосковой линии (См. Полосковая линия)) с целью согласования её с нагрузкой либо, наоборот, для получения требуемого их рассогласования. Применяется в сверхвысоких частот технике (См. Сверхвысоких частот техника). К Т. СВЧ относят также устройства для преобразования типов волн в радиоволноводах.

Согласующее (рассогласующее) действие Т. в большинстве его конструкций основано на использовании трансформирующих свойств отрезков линии передачи, в которых имеются неоднородности. Последние вызывают отражения (возмущения) волн, что приводит к изменению эквивалентных активного и (или) реактивного сопротивлений соответствующего участка линии передачи. Для создания неоднородностей применяют штыри, диафрагмы, короткозамкнутые Шлейфы, диэлектрические втулки, стыки радиоволноводов, имеющих различные размеры поперечного сечения, и т.д.

В общем случае Т. можно рассматривать как пассивный линейный четырехполюсник (См. Четырёхполюсник) с распределёнными параметрами, обладающий пренебрежимо малыми потерями, вход которого подключен к генератору (источнику СВЧ энергии), а выход — к нагрузке. Входное сопротивление Z_вх такого четырехполюсника зависит от волнового сопротивления (См. Волновое сопротивление) ρ отрезка волновода (линии), его длины l, рабочей длины волны в волноводе λ и полного сопротивления нагрузки Z_н. Варьируя эти величины, получают необходимую трансформацию полного сопротивления. Например, если l = , то Z_вх = ρ²/Z_н; в случае чисто активной нагрузки Z_вх = R_вх = ρ²/ R_н тоже чисто активное. Такой — так называемый четвертьволновый — Т. (рис. 1, а, б) применяют для согласования двух линий с разными ρ. Если величина согласуемой нагрузки изменяется в широких пределах, используют короткозамкнутые шлейфы (Z_н = 0, Z_вх = jρtg2π/λ), длину которых регулируют, например, при помощи поршня. Существуют 1-, 2- и 3-шлейфовые Т. (рис. 1, б). Вместо шлейфов нередко применяют так называемые реактивные штыри (рис. 2), диэлектрические втулки (рис. 1, г), диафрагмы. Распространены Т., выполненные на основе двойного Тройника с замкнутыми накоротко Е- и Н-плечами (рис. 1, д).

Степень согласования при помощи Т. характеризуется величиной коэффициента стоячей волны (См. Стоячие волны) (КСВ). Как правило, согласование считают удовлетворительным, если КСВ ~1,2—1,3 (при проведении точных измерений 1,05—1,1). Существуют Т. с фиксированными параметрами и настраиваемые. Настройка Т. обычно производится по максимуму мощности, поступающей в нагрузку (точную настройку осуществляют с применением измерительной линии (См. Измерительная линия) или панорамного измерителя КСВ). Различают Т. узкополосные (у которых при перестройке КСВ остаётся ниже заданного уровня в полосе частот шириной не свыше 1% от средней частоты) и широкополосные (5—10% и более).

Т. СВЧ для преобразования типов волн выполняют в виде согласованных (КСВ ≤ 1,2) переходов — коаксиально-волноводных, полосково-волноводных, волноводно-волноводных. Основной элементы таких Т. — возбудители волн определённых типов (металлические штыри, щели, решётки различной конфигурации) и устройства для подавления волн нежелательных типов (плавные протяжённые переходы, поглотители, фильтры и т.п.).

Лит.: Лебедев И. В., Техника и приборы СВЧ, 2 изд., т. 1, М., 1970; Валитов Р. А., Сретенский В. Н., Радиотехнические измерения, М., 1970.

В. Н. Сретенский.

Рис. 2. Внешний вид трёхштыревого волноводного трансформатора: 1 — волновод; 2 — головки микрометрических винтов для регулирования глубины погружения штырей в волновод; 3 — соединительные фланцы.

Рис. 1. Трансформаторы СВЧ: четвертьволновые с фиксированным сопротивлением — коаксиальный (а) и волноводный (б); перестраиваемые — коаксиальный двухшлейфовый (в), коаксиальный с диэлектрическими втулками (г); волноводный на основе двойного тройника (д); 1, 2 — перемещаемые поршни; 3, 4 — перемещаемые диэлектрические втулки; 5 — Н-плечо; 6 — вход трансформатора; 7 — Е-плечо; 8 — вход трансформатора; D — диаметр наружного проводника коаксиальной линии; d₁, d₂ и d — диаметры внутреннего проводника коаксиальной линии соответственно со стороны генератора, нагрузки и на трансформаторном участке; b₁, b₂ и b — размеры меньшей стороны поперечного сечения прямоугольного волновода соответсвенно со стороны генератора, нагрузки и на трансформаторном участке; l — расстояние между центрами диэлектрических втулок; λ — рабочая длина волны в линии; ε — диэлектрическая проницаемость; пунктирными прямоугольниками отмечено положение перемещаемых поршней в Е- и Н- плечах тройника.