八路完全对称的分布式片上变压器制造技术

本发明专利技术涉及一种八路完全对称的分布式片上变压器，其包括沿x轴、y轴对称且设有八路信号端口的原线圈和由为沿x轴、y轴对称结构的线圈构成的且设有两路信号端口的副线圈，所述原线圈上相连的两两信号端口间连接有大小相等的电感，所述副线圈上与两路信号端口中心对称的位置处设置有一对悬浮的金属条，将变压器的原线圈和副线圈均设置为对称结构，通过完全对称结构的设置有效提高了变压器各个端口的平衡性，使得本发明专利技术的变压器可以有效防止电流过大引起的过压损毁变压器，根据本发明专利技术实施例提供的选择方法，使得在任意时刻选择的电压输出为相对安全的，满足输出需要，且相对安全，延长变压器的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
八路完全对称的分布式片上变压器
本专利技术涉及变压器领域，尤其涉及一种八路完全对称的分布式片上变压器。
技术介绍
众所周知，由于片上变压器能够实现阻抗变换、功率合成和功率分配，且具有插入损耗小、面积小、可以实现多路功率合成和分配等诸多优点，其在射频、微波毫米波集成电路等领域扮演着重要的角色。现有的片上变压器中的副线圈形状与原线圈一致。这种传统结构的片上变压器虽然能够实现阻抗变换、功率合成与功率分配，但是由于这种片上变压器本身结构的不对称性导致了变压器的各个端口的不平衡性十分严重，这主要表现在，用作阻抗变换时会出现各个端口的阻抗相差较大，用作功率合成与分配时会导致功率损耗较大。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种八路完全对称的分布式片上变压器，可以有效降低变压器的功率损耗。为实现上述目的，本专利技术提供一种八路完全对称的分布式片上变压器，包括：沿x轴、y轴对称且设有八路信号端口的原线圈和由为沿x轴、y轴对称结构的线圈构成的且设有两路信号端口的副线圈，所述原线圈上相连的两两信号端口间连接有大小相等的电感，所述副线圈上与两路信号端口中心对称的位置处设置有一对悬浮的金属条；悬浮的所述金属条与信号端口的金属条形成沿x轴、y轴对称的电结构；还包括有主控电路，所述主控电路内设置有电流控制单元，用以对各个所述互感线圈内的电流进行调节，所述主线圈为输出，对应的所述副线圈为输入；所述主线圈上设置有第一电压输出端口U1、第二电压输出端口U2、第三电压输出端口U3和第四电压输出端口U4，所述第一电压输出端口U1和第二电压输出端口U2之间设置有第一互感线圈,其电流为Φ1,所述第二电压输出端口U2和第三电压输出端口U3之间设置有第二互感线圈,其电流为Φ2,所述第三电压输出端口U3和第四电压输出端口U4之间设置有第三互感线圈,其电流为Φ3,所述第四电压输出端口U3和第一电压输出端口之间设置有第四互感线圈,其电流为Φ4；在任意时刻，所述主控电路内预设有端口电压差值矩阵(U120，U230，U340，U410)，其中U120表示第一电压输出端口与所述第二电压输出端口的标准差值，U230表示第二电压输出端口与所述第三电压输出端口的标准差值，U340表示第三电压输出端口和第四电压输出端口的标准差值，U410表示第四电压输出端口，分别比较第一电压输出端口U1和第二电压输出端口U2的差值的绝对值U12、第二电压输出端口U2和第三电压输出端口U3的差值的绝对值U23、第三电压输出端口U3和第四电压输出端口U4的差值的绝对值U34、第四电压输出端口U4和第一电压输出端口U1的差值的绝对值U41，若|U1-U2|小于U120，则选择第一电压输出端口为输出，对应的所述第一互感线圈的电流Φ1采用线性增加，若|U1-U2|等于U120，则选择第二电压输出端口为输出，对应的所述第二互感线圈的电流Φ2采用正弦变化，若|U1-U2|大于U120，则确定|U2-U3|是否小于等于U230，若小于则选择第二电压输出端口为输出，对应的所述第二互感线圈的电流Φ2采用正弦变化；若|U2-U3|大于U230，则确定|U3-U4|是否小于等于U340，若小于则选择第三电压输出端口为输出，对应的所述第三互感线圈的电流Φ3采用指数变化；若|U3-U4|大于U340，则确定|U4-U1|是否小于等于U410，若是则采用第四电压输出端口为输出，对应的所述第四互感线圈的电流Φ4采用余弦变化，否则采用第一电压输出端口为输出，对应的所述第一互感线圈的电流Φ1采用线性变化。进一步地，所述第一线圈的电流Φ1＝k×t,其中t表示第一线圈的工作时间，k为常系数；所述第二线圈的电流Φ2＝Im2×sin(ωt+ji0)，其中Im2表示第二线圈的最大电流，ω表示电流的频率，ji0表示电流的初相，均为固定值；所述第三线圈的电流Φ3＝a×ejθ，其中a为常系数，θ表示电流相位；所述第四线圈的电流Φ4＝Im4×cos(ωt+ji0)，其中Im4表示第四线圈的最大电流，ω表示电流的频率，ji0表示电流的初相，均为固定值；所述原线圈包括顺次设置且均在两端各设一个信号端口的第一组原线圈、第二组原线圈、第三组原线圈、第四组原线圈。进一步地，所述主控电路设置有四个预设时间周期T(T1,T2,T3,T4),其中T1表示预设周期内的第一时长,T2表示预设周期内的第二时长,T3表示预设周期内的第三时长,T4表示预设周期内的第四时长，且第一时长T1>第二时长T2>第三时长T3>第四时长T4，在使用时，当第一电压输出端口的工作时长大于或等于第一时长T1后，启动所述第二电压输出端口进行工作，当所述第二电压输出端口工作第二时长T2后，启动所述第三电压输出端口进行工作，当所述第三电压输出端口工作第三时长T3后，启动所述第四电压输出端口进行工作，当所述第四电压输出端口工作的完整循环。进一步地，所述副线圈的第一路线圈由第一路信号端口处进入原线圈的中心处，与终点连接线在原线圈的中心处交叉后向外侧延伸至第一组原线圈的中部，一直延伸至第一组原线圈的一端，然后到达第二组原线圈一端，与第二路线圈交叉后延伸至第二组原线圈的另一端，然后到达第三组原线圈一端，一直延伸至第三组原线圈的另一端，然后到达第四组原线圈一端，与第二路线圈交叉后延伸至第四组原线圈的另一端，然后到达第一组原线圈的另一端，一直延伸至第一组原线圈的中部然后返回至原线圈的中心处，此处为第一路线圈的终点，该第一路线圈自终点处继续延伸至与第一路信号端口以Y轴对称的位置设置第二路信号端口，所述终点连接线为第一路线圈的终点与第二路线圈的终点相连的线。进一步地，所述副线圈为两圈并联交叉环绕的对称结构，在所述原线圈上每路信号的虚地点分别设置有中心抽头，在原线圈上的虚地点设置有用于直流馈电的馈电点。进一步地，在第一时长T1内，优先使用第一电压输出端口，在满足第一电压输出端口的工作时长后，再选择下一输出；在第二时长T2内，优先使用第二电压输出端口，在满足第二电压输出端口的工作时长后，再选择下一输出；在第三时长T3内，优先使用第三电压输出端口，在满足第三电压输出端口的工作时长后，再选择下一输出；在第四时长T4内，优先使用第四电压输出端口，在满足第三电压输出端口的工作时长后，再选择下一输出。进一步地，所述主控电路内还设置有激荡电流标准矩阵I(I10,I20,I30,I40),其中I10表示第一线圈的电流的标准激荡电流,I20表示第二线圈的电流的标准激荡电流,I30表示第三线圈的电流的标准激荡电流,I40表示第四线圈的电流的标准激荡电流，若第一线圈的电流Φ1与所述第一线圈的电流的标准激荡电流进行比较后，若其误差范围不再预设范围内，则检测第二线圈的电流Φ2与所述第二线圈的电流的标准激荡电流，进行比较后的误差若在预设范围内，则采用第二电压输出端口进行输出，否则继续检测第三线圈的电流Φ3与所述第三线圈的电流的标准激荡电流，若均不再误差范围内，则选择误差最小的线圈所在的电压输出端口最为电压输出端口。进一步地，所述原线圈和所述副线圈设置为圆形。进一步地，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种八路完全对称的分布式片上变压器，其特征在于，包括：沿x轴、y轴对称且设有八路信号端口的原线圈和由为沿x轴、y轴对称结构的线圈构成的且设有两路信号端口的副线圈，所述原线圈上相连的两两信号端口间连接有大小相等的电感，所述副线圈上与两路信号端口中心对称的位置处设置有一对悬浮的金属条；悬浮的所述金属条与信号端口的金属条形成沿x轴、y轴对称的电结构；/n还包括有主控电路，所述主控电路内设置有电流控制单元，用以对各个所述互感线圈内的电流进行调节，所述主线圈为输出，对应的所述副线圈为输入；所述主线圈上设置有第一电压输出端口U1、第二电压输出端口U2、第三电压输出端口U3和第四电压输出端口U4，所述第一电压输出端口U1和第二电压输出端口U2之间设置有第一互感线圈,其电流为Φ1,所述第二电压输出端口U2和第三电压输出端口U3之间设置有第二互感线圈,其电流为Φ2,所述第三电压输出端口U3和第四电压输出端口U4之间设置有第三互感线圈,其电流为Φ3,所述第四电压输出端口U3和第一电压输出端口之间设置有第四互感线圈,其电流为Φ4；/n在任意时刻，所述主控电路内预设有端口电压差值矩阵(U120，U230，U340，U410)，其中U120表示第一电压输出端口与所述第二电压输出端口的标准差值，U230表示第二电压输出端口与所述第三电压输出端口的标准差值，U340表示第三电压输出端口和第四电压输出端口的标准差值，U410表示第四电压输出端口，分别比较第一电压输出端口U1和第二电压输出端口U2的差值的绝对值U12、第二电压输出端口U2和第三电压输出端口U3的差值的绝对值U23、第三电压输出端口U3和第四电压输出端口U4的差值的绝对值U34、第四电压输出端口U4和第一电压输出端口U1的差值的绝对值U41，若|U1-U2|小于U120，则选择第一电压输出端口为输出，对应的所述第一互感线圈的电流Φ1采用线性增加，若|U1-U2|等于U120，则选择第二电压输出端口为输出，对应的所述第二互感线圈的电流Φ2采用正弦变化，若|U1-U2|大于U120，则确定|U2-U3|是否小于等于U230，若小于则选择第二电压输出端口为输出，对应的所述第二互感线圈的电流Φ2采用正弦变化；若|U2-U3|大于U230，则确定|U3-U4|是否小于等于U340，若小于则选择第三电压输出端口为输出，对应的所述第三互感线圈的电流Φ3采用指数变化；若|U3-U4|大于U340，则确定|U4-U1|是否小于等于U410，若是则采用第四电压输出端口为输出，对应的所述第四互感线圈的电流Φ4采用余弦变化，否则采用第一电压输出端口为输出，对应的所述第一互感线圈的电流Φ1采用线性变化。/n...

【技术特征摘要】
1.一种八路完全对称的分布式片上变压器，其特征在于，包括：沿x轴、y轴对称且设有八路信号端口的原线圈和由为沿x轴、y轴对称结构的线圈构成的且设有两路信号端口的副线圈，所述原线圈上相连的两两信号端口间连接有大小相等的电感，所述副线圈上与两路信号端口中心对称的位置处设置有一对悬浮的金属条；悬浮的所述金属条与信号端口的金属条形成沿x轴、y轴对称的电结构；
还包括有主控电路，所述主控电路内设置有电流控制单元，用以对各个所述互感线圈内的电流进行调节，所述主线圈为输出，对应的所述副线圈为输入；所述主线圈上设置有第一电压输出端口U1、第二电压输出端口U2、第三电压输出端口U3和第四电压输出端口U4，所述第一电压输出端口U1和第二电压输出端口U2之间设置有第一互感线圈,其电流为Φ1,所述第二电压输出端口U2和第三电压输出端口U3之间设置有第二互感线圈,其电流为Φ2,所述第三电压输出端口U3和第四电压输出端口U4之间设置有第三互感线圈,其电流为Φ3,所述第四电压输出端口U3和第一电压输出端口之间设置有第四互感线圈,其电流为Φ4；
在任意时刻，所述主控电路内预设有端口电压差值矩阵(U120，U230，U340，U410)，其中U120表示第一电压输出端口与所述第二电压输出端口的标准差值，U230表示第二电压输出端口与所述第三电压输出端口的标准差值，U340表示第三电压输出端口和第四电压输出端口的标准差值，U410表示第四电压输出端口，分别比较第一电压输出端口U1和第二电压输出端口U2的差值的绝对值U12、第二电压输出端口U2和第三电压输出端口U3的差值的绝对值U23、第三电压输出端口U3和第四电压输出端口U4的差值的绝对值U34、第四电压输出端口U4和第一电压输出端口U1的差值的绝对值U41，若|U1-U2|小于U120，则选择第一电压输出端口为输出，对应的所述第一互感线圈的电流Φ1采用线性增加，若|U1-U2|等于U120，则选择第二电压输出端口为输出，对应的所述第二互感线圈的电流Φ2采用正弦变化，若|U1-U2|大于U120，则确定|U2-U3|是否小于等于U230，若小于则选择第二电压输出端口为输出，对应的所述第二互感线圈的电流Φ2采用正弦变化；若|U2-U3|大于U230，则确定|U3-U4|是否小于等于U340，若小于则选择第三电压输出端口为输出，对应的所述第三互感线圈的电流Φ3采用指数变化；若|U3-U4|大于U340，则确定|U4-U1|是否小于等于U410，若是则采用第四电压输出端口为输出，对应的所述第四互感线圈的电流Φ4采用余弦变化，否则采用第一电压输出端口为输出，对应的所述第一互感线圈的电流Φ1采用线性变化。


2.根据权利要求1所述的八路完全对称的分布式片上变压器，其特征在于，
所述第一线圈的电流Φ1＝k×t,其中t表示第一线圈的工作时间，k为常系数；
所述第二线圈的电流Φ2＝Im2×sin(ωt+ji0)，其中Im2表示第二线圈的最大电流，ω表示电流的频率，ji0表示电流的初相，均为固定值；
所述第三线圈的电流Φ3＝a×ejθ，其中a为常系数，θ表示电流相位；
所述第四线圈的电流Φ4＝Im4×cos(ωt+ji0)，其中Im4表示第四线圈的最大电流，ω表示电流的频率，ji0表示电流的初相，均为固定值；
所述原线圈包括顺次设置且均在两端各设一个信号端口的第一组原线圈、第二组原线圈、第三组原线圈、第四组原线圈。


3.根据权利要求2所述的八路完全对称的分布式片上变压器，其特征在于，所述主控电路设置有四个预设时间周期T(...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰俊，王希云，
申请(专利权)人：桃江凤冠电机有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43