用于强电流的可用开关控制的感应线圈制造技术

特别适用于天线调谐电路中的强电流的可用开关控制的感应线圈。通过由功率半导体元件构成的开关装置将一个空心静电互感器的次级绕组置于断路或短路中可使该互感器的初级绕组的端点之间的电感具有不同的值。特别适合于应用在ＶＬＦ（甚低频）跳频发射台的高选择性天线的天线耦合电路中。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于数十甚至数百安培的强电流的可用开关控制的感应线圈。本专利技术是在研制天线调谐电路过程中完成的。在进行跳频的信号发送中使用天线时，人们试图使用选择性天线并在每一频率跳变上改变其调谐以使发送总是在最佳状态下进行。例如在多频键控(multiple-shiftkeying)(MSK)发送(即使用在频率Fo-dF与Fo+dF之间来回跳变的调制的发送)中便是这样。再者，本专利技术最初是为15千赫数量级的频率及几百千瓦数量级的发射机功率值以MSK模式发送而设计的。在这种工作条件下，人们曾经试图以具有饱和感应线圈的互感器的初级绕组来进行调谐，该互感器的电感值是利用连接到次级绕组的端上并以MSK调制的步调控制的一个直流电源来调节的。不幸的是，由于这样得到的可变换的感应线圈是在其值并非作为射频电流的一函数线性地变化的点上工作的这一事实，因而这种器件会产生高能级谐波。而这些谐波是非常难以滤波的。本专利技术旨在防止或者至少降低这一缺陷的影响。这是利用一个空心静电互感器达到的，即一个有线圈而无铁芯的互感器，其次级绕组以频率跳变的速率交替地被置为开路或短路。按照本专利技术，提供了一种强电流的可用开关控制的感应线圈，它包括一个空心静电互感器，该互感器具有构成可变感应线圈的初级绕组及带有第一端点与第二端点的次级绕组，以及连接在第一端点、第二端点与某一固定电位点之间的开关装置，这些装置包括一个第一开关与一个第二开关，它们是基于半导体的开/关控制电极型的，所述开关是完全相同地分别连接在固定电位点与第一及第二端点之间的，以及两个二极管，完全相同地分别连接在固定电位点与第一及第二端点之间，从固定电位点上观察两个开关的导电方向是相同的，从固定电位点上观察两个二极管的导电方向也是相同的，但二极管的方向与开关的方向是相反的。从以下的图中可以更清楚地理解本专利技术并看出它的其它特性。这些图中附图说明图1示出一根天线及与已有技术及本专利技术相关的一个天线匹配电路;图2示出根据本专利技术的一个天线匹配电路;图3示出具有一台发射机、根据图2的一个天线匹配电路及一根天线的一个发射台。在各图中，对应部件用相同的参照符号表示。图1示出一根天线的等效电气图，以及连接到天线输入端A上的天线匹配电路。天线的等效电气图包括串联在输入端A与地之间的一个电容器Ca、一个感应线圈La及一个电阻器Ra。图1的天线匹配电路包括两个感应线圈连接在接线端A与接线端B之间的第一感应线圈Ls，及连接在接线端B与地之间的第二感应线圈Lp;接线端B是为连接发射机的输出端而设计的。这种天线匹配电路是众所周知的。它是为了向连接在接线端B上的发射机提供纯阻阻抗而设计的。如将这一电路调谐到频率Fo，则电路加天线组件在频率Fo+dF(其中dF为正值)上成为电感性的，而在频率Fo-dF上则成为电容性的。在这些条件下，在MSK调制中由于发送频率为Fo+dF与Fo-dF，所以这种天线是永远得不到调谐的。一种得到对频率Fo+dF与Fo-dF调谐的已知方法是以频率跳变速率用使调谐总能达到的方式对感应线圈Ls进行动态控制，如前面所指出的，动态地控制感应线圈已利用饱和感应线圈互感器设计出来，但由于它们所产生的高频谐波而未曾达到满意的结果。图2为一个天线调谐电路的电气图，和图1一样，它具有接线端A与B、装设在接线端B与地之间的一个感应线圈Lp及装设在接线端A与B之间的一个感应器。这一感应器对应于图1中的感应线圈Ls。它可取两个不同的值并包括连接在接线端A与B之间的第一感应线圈Ls1、一个其第一端连接到接线端A上的第二感应线圈Lo、一个空心静电互感器T，其初级绕组构成一个第一端直接连接到接线端B上而第二端通过感应线圈Lo连接到接线端A上的感应线圈L1，以及连接在互感器T的次级绕组的第一端及第二端与地之间的开关装置。所述开关装置包括基于半导体的开/关控制电极型的第一开关K1与第二开关K2，以及一第一二极管D1与第二二极管D2，在所述实例中，这些开关被称作IGBT(即绝缘栅双极晶体管)器件。这些IGBT能够以很低的控制电压切断很高的电流。IGBTK1与K2的集电极分别连接到互感器T的次级绕组的第一端与第二端，而它们的发射极则接地。同样，二极管D1与D2的阴极分别连接到互感器T的次级绕组的第一端与第二端，而它们的阳极则接地。根据开关装置的这种装设方法，如果IGBTK1、K2被作用在它们的栅极G1、G2上的一个外部控制所断开，由于反向偏置的二极管D1、D2是截止的，所以互感器T的次级绕组是开路的。反之，当外部控制开通IGBTK1、K2时，互感器T的次级绕组被短路，事实上，在一次交变中电流从K1流向K2而在另一次交变中从K1流向D1。这样，为了在频率Fo+dF上工作，互感器T的次级绕组是断开的，而这时在A、B两点之间的感应器Ls是由感应线圈Ls1与串联的感应线圈Lo与L1的并联所构成的。而为了在频率Fo-dF上工作，互感器T的次级绕组是被短路的。这时端点A、B之间的感应器Ls是由感应线圈Ls1与两个串联的感应线圈(即感应线圈Lo与具有值(1-K2)L1的感应线圈)的并联所构成的，其中K为互感器T的初级与次级绕组之间的耦合常数，而K2则等于M2/L1·L2，其中M表示两个绕组之间的互感，而L1与L2则为这两个绕组各自的电感值。必须指出的是，互感器T的初级绕组可直接置于接线端A与B之间，但在上述实例中，为了减少开关装置中的电流，利用了感应线圈Ls1、L1与Lo来构成一个分流器，并将它们的值调节为IGBT中与二极管中不允许超过的电流的一个函数，以及在接线端A与B之间要取得的两个电感值的一个函数。从而，根据图2的电路可用作跳频发射台中的天线调谐电路。为了这一目的，它能够从频率跳变的速率控制IGBT的断开与闭合。而且要指出的是，对于必须在两个以上不同频率上进行的发射而言，只要设置若干个可用开关控制的互感器的串联以构成天线调谐电路，并以频率跳变的速率来控制作为发送频率的一个函数的不同的可开关装置即足以达到目的了。在根据图2的开关装置的优点中，下述各点尤应指出工作的线性、没有因开关转接而产生的寄生信号以及不失真的频谱发送。图3示出了使用在连接到其接线端B上的一台发射机与图1中以其电气图Ca、La、Ra所表示的一根天线之间的一个天线匹配电路中的根据图2的电路。该发射机可以等效为带有内电阻Re的一个电压源V，并在所述实例中，对每一具有比率为2的变压器具有一个输出。根据图3的实施例是设计成用于以下述参数在MSK4模式中工作的Fo＝15.1千赫及dF＝50赫兹，V＝23.255伏(峰值)Re＝40欧姆Lp＝154.92μH(微亨)Ls1＝645.80μHL1＝L2＝397.06μHM＝397.06μHLo＝2.825mH(毫亨)Ca＝130nF(毫微法拉)La＝168.36nH(毫微亨)Ra＝0.216欧姆在额定工作条件下观测到的电流为变压器Tr的初级绕组与次级绕组中的电流分别为62与31安倍(峰值)，感应线圈Lp中的电流为3200安倍(峰值)天线中为3050安倍(峰值)IGBTK1与K2中为400安倍(峰值)。权利要求1.一种用于强电流的可用开关控制的感应线圈，包括一个空心静电互感器，该互感器具有一个构成可变感应线圈的初级绕组及一个具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于强电流的可用开关控制的感应线圈，包括一个空心静电互感器，该互感器具有一个构成可变感应线圈的初级绕组及一个具有一个第一端与一个第二端的次级绕组以及连接在该第一端及该第二端与一个固定电位的点之间的开关装置，这些装置包括基于半导体的开／关控制电极型的一个第一开关与一个第二开关，所述开关是完全相同地分别连接在固定电位点与第一端及第二端之间的，以及两个二极管，完全相同地分别连接在固定电位点与第一端及第二端之间，从该固定电位点上观察，开关的导电方向是相同的，从该固定电位点上观察，二极管的导电方向也是相同的，但二极管的方向与开关的方向相反。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊凡沃尔克，居伊布勒萨盖，
申请(专利权)人：汤姆森CSF公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]