CN111817684B - 一种磁芯式3dB电桥 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种磁芯式3dB电桥，包括磁芯电感T1～T7及多个电容器，每个磁芯电感均包括磁环和磁环上缠绕的紧密胶合的双股漆包线。本发明用漆包线实现的电感线圈代替了传统3dB电桥中分布参数的电感，用电容器代替了传统的分布电容，减小了3dB电桥的尺寸，简化了结构，对磁芯电感和电容器进行选参后，实现了1MHz～30MHz的磁芯式3dB电桥，电桥的隔离度高、***损耗小、功率容量大，具有优良的互调指标。

Description

一种磁芯式3dB电桥
技术领域
本发明涉及3dB电桥技术领域，尤其涉及一种磁芯式3dB电桥。
背景技术
定向耦合器是一种基础的、通用的微波/毫米波信号分离器件，有单定向和双定向之分。在微波技术的各个领域中用途广泛，一般用于信号的隔离、分离和混合，例如功率的监测、源输出功率的稳幅、信号源的隔离与传输等方面。3dB电桥是一种耦合度为3dB的特殊定向耦合器，它的耦合臂与直通臂输出功率相等，输出信号相位相差90°，输入端与隔离端之间有足够的隔离度。
3dB电桥有许多类型，在微波段，一般采用带状线或微带线定向耦合器等，即分布参数定向耦合器。这些3dB电桥的长度都为四分之一波长，在短波通信***中，3dB电桥的尺寸会很大，不符合小型化要求，结构复杂。
发明内容
有鉴于此本发明提出了一种磁芯式3dB电桥，以解决传统分布参数的3dB电桥尺寸大、结构复杂的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种磁芯式3dB电桥，包括磁芯电感T1～T7及多个电容器，每个磁芯电感均包括磁环和磁环上缠绕的紧密胶合的双股漆包线，磁芯电感T1、T2、T3、T6及T7沿一条直线依次分布，磁芯电感T1、T2、T3、T6及T7的磁环中轴线互相平行，磁芯电感T4和磁芯电感T5位于磁芯电感T3与磁芯电感T6之间且对称分布于所述直线的两侧，磁芯电感T4、T5的磁环中轴线平行于所述直线；
磁芯电感T1上第一根漆包线的一端为所述磁芯式3dB电桥的隔离端，磁芯电感T1上第一根漆包线的另一端、磁芯电感T2上第一根漆包线、磁芯电感T3上第一根漆包线及磁芯电感T4上第一根漆包线依次串联后接地，磁芯电感T1上第二根漆包线的一端为所述磁芯式3dB电桥的输入端，磁芯电感T1上第二根漆包线的另一端、磁芯电感T2上第二根漆包线、磁芯电感T3上第二根漆包线及磁芯电感T5上第一根漆包线依次串联后接地；
磁芯电感T7上第一根漆包线的一端为所述磁芯式3dB电桥的耦合端，磁芯电感T7上第一根漆包线的另一端、磁芯电感T6上第一根漆包线及磁芯电感T4上第二根漆包线依次串联后接地，磁芯电感T7上第二根漆包线的一端为所述磁芯式3dB电桥的直通端，磁芯电感T7上第二根漆包线的另一端、磁芯电感T6上第二根漆包线及磁芯电感T5上第二根漆包线依次串联后接地；
磁芯电感T1～T7中任意两根相连的漆包线的公共端均经一电容器接地，磁芯电感T1、T2、T3、T6及T7中每个磁芯电感上第一根漆包线的中间均经一电容器连接此磁芯电感上第二根漆包线的中间。
可选的，磁芯电感T1～T7的磁环型号分别为T30-17、T30-3、T44-6、R10K-H10*6*5、R10K-H10*6*5、T50-2、T30-6。
可选的，所述磁芯式3dB电桥还包括吸音板，吸音板包括第一层和第二层，第一层远离第二层的一侧紧贴电容器，第一层内均匀分布有多个贯穿第一层的通孔，多个通孔之间互相平行，第二层内具有空腔，空腔与所有的通孔连通。
可选的，吸音板的共振频率与电容器的基波频率相等。
可选的，吸音板的共振频率为：
Figure BDA0002586374700000021
其中，f为吸音板的共振频率，c为声速，p为所有通孔的面积之和与吸音板面积的比值，h为吸音板的厚度，d为通孔的直径，l为第二层的厚度。
本发明的磁芯式3dB电桥相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明的磁芯式3dB电桥用漆包线实现的电感线圈代替了传统3dB电桥中分布参数的电感，用电容器代替了传统的分布电容，减小了3dB电桥的尺寸，简化了结构，对磁芯电感和电容器进行选参后，实现了1MHz～30MHz的磁芯式3dB电桥，电桥的隔离度高、***损耗小、功率容量大，具有优良的互调指标；
(2)本发明通过特定公式对吸音板进行合适的结构设计，以实现吸音板的共振频率与电容器的基波频率尽量接近，电容器产生的声波与吸音板内的空腔产生共振，有效的吸收了电容器产生的噪音。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的磁芯式3dB电桥的结构示意图；
图2为本发明的磁芯式3dB电桥的电路原理图；
图3为本发明的磁芯式3dB电桥的互调抑制度测试结果图；
图4为本发明的吸音板的结构示意图。
附图标记说明：
10-吸音板；101-第一层；102-第二层；103-通孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例的磁芯式3dB电桥包括磁芯电感T1～T7及多个电容器，每个磁芯电感均包括磁环和磁环上缠绕的紧密胶合的双股漆包线，磁芯电感T1、T2、T3、T6及T7沿一条直线依次分布，磁芯电感T1、T2、T3、T6及T7的磁环中轴线互相平行，磁芯电感T4和磁芯电感T5位于磁芯电感T3与磁芯电感T6之间且对称分布于所述直线的两侧，磁芯电感T4、T5的磁环中轴线平行于所述直线。
磁芯电感T1上第一根漆包线的一端为所述磁芯式3dB电桥的隔离端，磁芯电感T1上第一根漆包线的另一端、磁芯电感T2上第一根漆包线、磁芯电感T3上第一根漆包线及磁芯电感T4上第一根漆包线依次串联后接地，磁芯电感T1上第二根漆包线的一端为所述磁芯式3dB电桥的输入端，磁芯电感T1上第二根漆包线的另一端、磁芯电感T2上第二根漆包线、磁芯电感T3上第二根漆包线及磁芯电感T5上第一根漆包线依次串联后接地。
磁芯电感T7上第一根漆包线的一端为所述磁芯式3dB电桥的耦合端，磁芯电感T7上第一根漆包线的另一端、磁芯电感T6上第一根漆包线及磁芯电感T4上第二根漆包线依次串联后接地，磁芯电感T7上第二根漆包线的一端为所述磁芯式3dB电桥的直通端，磁芯电感T7上第二根漆包线的另一端、磁芯电感T6上第二根漆包线及磁芯电感T5上第二根漆包线依次串联后接地。
磁芯电感T1～T7中任意两根相连的漆包线的公共端均经一电容器接地，磁芯电感T1、T2、T3、T6及T7中每个磁芯电感上第一根漆包线的中间均经一电容器连接此磁芯电感上第二根漆包线的中间。具体的，磁芯电感T1上第一根漆包线的中间经电容器C1连接磁芯电感T1上第二根漆包线的中间，磁芯电感T1上第一根漆包线与磁芯电感T2上第一根漆包线的公共端经电容器C2接地，磁芯电感T1上第二根漆包线与磁芯电感T2上第二根漆包线的公共端经电容器C3接地，磁芯电感T2上第一根漆包线的中间经电容器C4连接磁芯电感T2上第二根漆包线的中间，磁芯电感T2上第一根漆包线与磁芯电感T3上第一根漆包线的公共端经电容器C5接地，磁芯电感T2上第二根漆包线与磁芯电感T3上第二根漆包线的公共端经电容器C6接地，磁芯电感T3上第一根漆包线的中间经电容器C7连接磁芯电感T3上第二根漆包线的中间，磁芯电感T3上第一根漆包线与磁芯电感T4上第一根漆包线的公共端经电容器C8接地，磁芯电感T3上第二根漆包线与磁芯电感T5上第一根漆包线的公共端经电容器C9接地，磁芯电感T4上第二根漆包线与磁芯电感T6上第一根漆包线的公共端经电容器C10接地，磁芯电感T5上第二根漆包线与磁芯电感T6上第二根漆包线的公共端经电容器C11接地，磁芯电感T6上第一根漆包线的中间经电容器C12连接磁芯电感T6上第二根漆包线的中间，磁芯电感T6上第一根漆包线与磁芯电感T7上第一根漆包线的公共端经电容器C13接地，磁芯电感T6上第二根漆包线与磁芯电感T7上第二根漆包线的公共端经电容器C14接地，磁芯电感T7上第一根漆包线的中间经电容器C15连接磁芯电感T7上第二根漆包线的中间。从而本实施例共使用了十五个电容器。
本实施例中，磁芯电感T1～T7的磁环均为铁氧体高频磁环，型号分别为T30-17、T30-3、T44-6、R10K-H10*6*5、R10K-H10*6*5、T50-2、T30-6。电容器C1～C15的参数分别为77.3pF、19.7pF、19.6pF、10nF、9.88pF、27pF、363.5pF、10pF、66.1pF、9.8pF、10.3pF、2nF、75.5pF、44.5pF、173.6pF。可以看到，本实施例用漆包线实现的电感线圈代替了传统3dB电桥中分布参数的电感，用电容器代替了传统的分布电容，减小了3dB电桥的尺寸，简化了结构，对磁芯电感和电容器进行选参后，实现了1MHz～30MHz的磁芯式3dB电桥，电桥的隔离度高、***损耗小、功率容量大，如图3所示，电桥的互调抑制度为65.4dBc，具有优良的互调指标。
本实施例中，由于使用了大量的电容器，通常电容器被认为是低噪音设备，但当其流过大量谐波电流时，会辐射较高水平的噪声，从而本实施例优先磁芯式3dB电桥还包括由环氧树脂制成的吸音板10，吸音板10包括第一层101和第二层102，第一层101远离第二层102的一侧紧贴电容器，第一层101内均匀分布有多个贯穿第一层101的通孔103，多个通孔103之间互相平行，第二层102内具有空腔，空腔与所有的通孔103连通。这样当电容器辐射的声波进入通孔103后，激发第二层102内的空腔产生振动，通孔103内空气柱往复运动，在通孔103的内壁面上振动摩擦，由于粘滞阻尼和导热的作用，使得声能损耗，达到吸声的目的。由于电容器加载的基波电压比较大，因此有基波电压参与的频段的振动幅值较大，是噪声的主要来源，进一步可优选吸音板10的共振频率与电容器的基波频率相等，这样可使声波与第二层102内的空腔产生共振，提高吸音板10的的降噪效果。本实施中吸音板10的共振频率计算公式为：
Figure BDA0002586374700000061
其中，f为吸音板10的共振频率，c为声速，p为所有通孔103的面积之和与吸音板10面积的比值，h为吸音板10的厚度，d为通孔103的直径，l为第二层102的厚度。这样便可通过上述公式进行合适的结构设计，以实现吸音板10的共振频率与电容器的基波频率尽量接近。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种磁芯式3dB电桥，其特征在于，包括磁芯电感T1～T7及多个电容器，每个磁芯电感均包括磁环和磁环上缠绕的紧密胶合的双股漆包线，磁芯电感T1、T2、T3、T6及T7沿一条直线依次分布，磁芯电感T1、T2、T3、T6及T7的磁环中轴线互相平行，磁芯电感T4和磁芯电感T5位于磁芯电感T3与磁芯电感T6之间且对称分布于所述直线的两侧，磁芯电感T4、T5的磁环中轴线平行于所述直线；
磁芯电感T1上第一根漆包线的一端为所述磁芯式3dB电桥的隔离端，磁芯电感T1上第一根漆包线的另一端、磁芯电感T2上第一根漆包线、磁芯电感T3上第一根漆包线及磁芯电感T4上第一根漆包线依次串联后接地，磁芯电感T1上第二根漆包线的一端为所述磁芯式3dB电桥的输入端，磁芯电感T1上第二根漆包线的另一端、磁芯电感T2上第二根漆包线、磁芯电感T3上第二根漆包线及磁芯电感T5上第一根漆包线依次串联后接地；
磁芯电感T7上第一根漆包线的一端为所述磁芯式3dB电桥的耦合端，磁芯电感T7上第一根漆包线的另一端、磁芯电感T6上第一根漆包线及磁芯电感T4上第二根漆包线依次串联后接地，磁芯电感T7上第二根漆包线的一端为所述磁芯式3dB电桥的直通端，磁芯电感T7上第二根漆包线的另一端、磁芯电感T6上第二根漆包线及磁芯电感T5上第二根漆包线依次串联后接地；
磁芯电感T1～T7中任意两根相连的漆包线的公共端均经一电容器接地，磁芯电感T1、T2、T3、T6及T7中每个磁芯电感上第一根漆包线的中间均经一电容器连接此磁芯电感上第二根漆包线的中间。
2.如权利要求1所述的磁芯式3dB电桥，其特征在于，磁芯电感T1～T7的磁环型号分别为T30-17、T30-3、T44-6、R10K-H10*6*5、R10K-H10*6*5、T50-2、T30-6。
3.如权利要求1所述的磁芯式3dB电桥，其特征在于，还包括吸音板(10)，吸音板(10)包括第一层(101)和第二层(102)，第一层(101)远离第二层(102)的一侧紧贴电容器，第一层(101)内均匀分布有多个贯穿第一层(101)的通孔(103)，多个通孔(103)之间互相平行，第二层(102)内具有空腔，空腔与所有的通孔(103)连通。
4.如权利要求3所述的磁芯式3dB电桥，其特征在于，吸音板(10)的共振频率与电容器的基波频率相等。
5.如权利要求4所述的磁芯式3dB电桥，其特征在于，吸音板(10)的共振频率为：
Figure FDA0002586374690000021
其中，f为吸音板(10)的共振频率，c为声速，p为所有通孔(103)的面积之和与吸音板(10)面积的比值，h为吸音板(10)的厚度，d为通孔(103)的直径，l为第二层(102)的厚度。/>
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