超短波差分功率变换器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种超短波差分功率变换器，包括腔体、腔体一端设有一信号输入端、另一端设有两信号输出端，腔体内壁设有接地端，腔体内设有一功率变换器，所述功率变换器包括双孔磁心、功率分配电路和阻抗变化电路；功率分配电路包括缠绕在其中一通孔内的传输线，所述传输线采用双线并绕结构；阻抗变化电路包括缠绕在另一通孔内的同轴线，所述同轴线利用铜芯和金属屏蔽层来进行两路传输。本产品研制成功，极大地推进超短波系统的技术水平，对扩大铁氧体功率器件在超短波及其相近的短波频段和微波频段的应用技术有积极的意义，具有很好的社会、经济效益。本产品应用范围极广，如低轨星座、星际链路通信、深空探测、对地探测等领域均广泛使用。

【技术实现步骤摘要】
超短波差分功率变换器
本技术涉及一种功率变换器，尤其涉及一种超短波差分功率变换器。
技术介绍
近几年，超短波系统正逐步地在各宇航飞行器工程项目中得到实际应用。如“HX”星探测和空间站通信系统等，技术已日趋成熟的超短波系统，开始转化到具体航天器应用中。虽然国内的通信技术已趋成熟，但对通信技术的特殊需求、如卫星舱外天线与舱内连接的功率变换器，此类功率变换器需要实现阻抗变换匹配如50Ω-100Ω、差分如2个输出信号相差180°、功率合成及分配、不平衡-平衡转换等多种功能。由于飞行器条件的约束，需在一个器件上实现。目前采用传统方法设计、制造的功率变换器存在以下问题：(1)采用铁氧体材料和传输线结合的功率变换器需要3个磁环；其中1个磁环为阻抗变换如1：2(50Ω-100Ω)，1个磁环为功率分配如1分2；1个磁环做LC移相网络，或采用1个磁环、2个双孔磁心的结构，具体可参见说明书附图的图1。这结构存在体积大，损耗大的缺点。(2)采用三线魔T电路结构的功率变换器，电路图如说明书附图的图2所示，这种结构体积大，传输线需三线缠绕制作，制作困难。(3)采用微带的功率变换器体积大，是方法(1)的体积5～10倍、由于微带采用高分子材料，进行抗辐照、微放电加固的难度较大；无法满足要求。(4)进行抗辐照、微放电加固难，如专利CN105449329A中采用硅橡胶抑制微放电的方法，因硅橡胶无法承受强辐照，无法应用到辐照强度大，如5MradSi以上，温度变化大，如60℃～125℃，功率脉冲400W微放电条件下的舱内与舱外的连接处、且产品受温度影响大，易变形。(5)目前设计的功率变换器，均是针对某一具体应用进行设计，产品自由度低。
技术实现思路
本技术的目的就在于提供一种解决上述问题，体积小、结构简单、自由度高、内部结构易加固、不易变形的超短波差分功率变换器。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是这样的：一种超短波差分功率变换器，包括腔体、腔体一端设有一信号输入端、另一端设有两信号输出端，腔体内壁设有接地端，腔体内设有一功率变换器，所述功率变换器包括一竖直设置的双孔磁心，所述双孔磁心包括磁心体和两个通孔，所述通孔竖直设置并对称分布在磁芯体两侧；还包括一功率分配电路和一阻抗变化电路；所述功率分配电路包括缠绕在其中一通孔内的传输线，所述传输线采用双线并绕结构，包括两个首端、两个尾端，两尾端分别连接两信号输出端，一首端连接接地端；另一首端空置；所述阻抗变化电路包括缠绕在另一通孔内的同轴线，所述同轴线包括从内到外依次设置的铜芯、第一绝缘层、金属屏蔽层、第二绝缘层，所述金属屏蔽层采用细铜丝编绕制成，且同轴线两端分别为同轴首端、同轴尾端；所述同轴线缠绕通孔N圈，同轴尾端去除第一绝缘层和第二绝缘层，使铜芯和金属屏蔽层均与接地端连接，且从同轴尾端起第M圈处，设有一导线连通铜芯和信号输入端，同轴首端与传输线空置的首端连接，所述传输线和同轴线的特性阻抗相同，信号输入端与信号输出端的为N2：M2。作为优选：所述双孔磁心为椭圆双孔磁心、方双孔或日字型磁心，采用NiZn铁氧体功率材料，磁导率为60～250。作为优选：所述腔体材料为航天用铝或钛合金。作为优选：所述传输线漆包线，特性阻抗25Ω，所述同轴线的特性阻抗也为25Ω。作为优选：同轴线与信号输入端的连接处、第一尾端、第二尾端与信号输出端的连接处，通过热缩管固定密封。作为优选：同轴首端与传输线空置的首端连接，连接处形成连接部。与现有技术相比，本技术的优点在于：性能优异，结构简单、设计的自由度高、有利于功率变换器的小型化，达到宇航飞行器舱外天线与舱内射频系统匹配连接的需求，具有很强的实用价值，具体为：(1)本技术采用了一个双孔磁心，配以特定特性阻抗的同轴线和传输线，简单形成了阻抗变换器电路和功率分配电路。其中，同轴线与一个通孔缠绕，构成阻抗变换器电路，该结构利用了同轴线中的铜芯和金属屏蔽层形成双线结构，强耦合。传输线与另一个通孔缠绕构成了功率分配电路，此处传输线采用双线并绕结构，强耦合、依照连接位置不同，可实现差分或同相输出。且本技术用传输线构成传输线变压器，结构简单、可靠性高；传输线的阻抗、结构材料不同，可构成不同阻抗匹配的功率的变换器；提高了产品设计的自由度，有利于功率变换器的小型化，达到宇航飞行器舱外天线的需求，具有很强的实用价值。(2)本技术采用经过强辐照生产的热缩管做抗辐照加固、微放电保护。可以实现输出与输入与腔体的全隔离、操作方便，价格低廉、也不会由于多次、长期热胀冷缩产生变形。(3)本技术在阻抗变换上也可以采用其他的比例方式，实行N2：M2的阻抗变换、在功率变化电路部分用不同的连接方式可实现同相分配。附图说明图1为现有技术中采用1个磁环、2个双孔磁心的功率变换器电路原理图；图2为现有技术中采用三线魔T电路的功率变换器电路原理图；图3为本技术结构示意图；图4为图3的仰视图；图5为图3中功率变换器的结构示意图；图6为图5的仰视图；图7为本技术电路原理图；图8为本技术同轴线的剖面图。图中：1、腔体；2、信号输入端；3、信号输出端；4、接地端；5、功率变换器；6、磁心体；7、通孔；8、传输线；9、首端；10、尾端；11、同轴线；12、同轴首端；13、同轴尾端；14、导线；15、连接部；16、铜芯；17、第一绝缘层；18、金属屏蔽层；19、第二绝缘层。具体实施方式下面将结合附图对本技术作进一步说明。实施例1：参见图1和图2，图1为现有技术中采用1个磁环、2个双孔磁心的功率变换器5电路原理图；图2为现有技术中采用三线魔T电路的功率变换器5电路原理图；此为现有技术中的两种方式，存在体积大，损耗大等问题。实施例2：参见图3到图8一种超短波差分功率变换器5，包括腔体1、腔体1一端设有一信号输入端2、另一端设有两信号输出端3，腔体1内壁设有接地端4，腔体1内设有一功率变换器5，所述功率变换器5包括一竖直设置的双孔磁心，所述双孔磁心包括磁心体6和两个通孔7，所述通孔7竖直设置并对称分布在磁芯体两侧；还包括一功率分配电路和一阻抗变化电路；所述功率分配电路包括缠绕在一其中一通孔7内的传输线8，所述传输线8采用双线并绕结构，包括两个首端9、两个尾端10，两尾端10分别连接两信号输出端3，一首端9连接接地端4；另一首端9空置；所述阻抗变化电路包括缠绕在另一通孔7内的同轴线11，所述同轴线11包括从内到外依次设置的铜芯16、第一绝缘层17、金属屏蔽层18、第二绝缘层19，所述金属屏蔽层18采用细铜丝编绕制成，且同轴线11两端分别为同轴首端12、同轴尾端13；所述同轴线11缠绕通孔7N圈，同轴尾端13去除第一绝缘层17和第二绝缘层19，使铜芯16和金属屏蔽层18均与接地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超短波差分功率变换器，包括腔体、腔体一端设有一信号输入端、另一端设有两信号输出端，腔体内壁设有接地端，腔体内设有一功率变换器，其特征在于：所述功率变换器包括一竖直设置的双孔磁心，所述双孔磁心包括磁心体和两个通孔，所述通孔竖直设置并对称分布在磁芯体两侧；/n还包括一功率分配电路和一阻抗变化电路；/n所述功率分配电路包括缠绕在其中一通孔内的传输线，所述传输线采用双线并绕结构，包括两个首端、两个尾端，两尾端分别连接两信号输出端，一首端连接接地端；另一首端空置；/n所述阻抗变化电路包括缠绕在另一通孔内的同轴线，所述同轴线包括从内到外依次设置的铜芯、第一绝缘层、金属屏蔽层、第二绝缘层，所述金属屏蔽层采用细铜丝编绕制成，且同轴线两端分别为同轴首端、同轴尾端；/n所述同轴线缠绕通孔N圈，同轴尾端去除第一绝缘层和第二绝缘层，使铜芯和金属屏蔽层均与接地端连接，且从同轴尾端起第M圈处，设有一导线连通铜芯和信号输入端，同轴首端与传输线空置的首端连接，所述传输线和同轴线的特性阻抗相同，信号输入端与信号输出端的为N

【技术特征摘要】
1.一种超短波差分功率变换器，包括腔体、腔体一端设有一信号输入端、另一端设有两信号输出端，腔体内壁设有接地端，腔体内设有一功率变换器，其特征在于：所述功率变换器包括一竖直设置的双孔磁心，所述双孔磁心包括磁心体和两个通孔，所述通孔竖直设置并对称分布在磁芯体两侧；
还包括一功率分配电路和一阻抗变化电路；
所述功率分配电路包括缠绕在其中一通孔内的传输线，所述传输线采用双线并绕结构，包括两个首端、两个尾端，两尾端分别连接两信号输出端，一首端连接接地端；另一首端空置；
所述阻抗变化电路包括缠绕在另一通孔内的同轴线，所述同轴线包括从内到外依次设置的铜芯、第一绝缘层、金属屏蔽层、第二绝缘层，所述金属屏蔽层采用细铜丝编绕制成，且同轴线两端分别为同轴首端、同轴尾端；
所述同轴线缠绕通孔N圈，同轴尾端去除第一绝缘层和第二绝缘层，使铜芯和金属屏蔽层均与接地端连接，且从同轴尾端起第M圈处，设有一导线连通铜芯和信号输入端，同轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：周平章，张琪春，张峰平，谯劼，陈强，兰洋，张义军，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第九研究所，
类型：新型
国别省市：四川;51