高頻扼流圈的製作方法

2023-06-28 12:29:51 1

專利名稱：高頻扼流圈的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於例如電視的有線電視(CATV)和共用設備(community facilities)的高頻扼流圈。具體地說，本發明涉及一種在例如與同軸線相連接的分離器、分配器、定向耦合器及信號放大器的同軸線設備內與高頻信號電路並聯連接的高頻扼流圈，用以通過連接線驅動疊加在高頻信號上的低頻電源的電流。
在這種例如電視的共用用戶設備中，在把例如5-1000MHz頻帶的多信道電視信號的寬帶射頻信號從所謂的輸入部分(headend)分配給各家庭時，採用了具有寬頻帶特性的分支分配器。
在進行上述分配的過程中，當信號從輸入部分行進到各個端子時，隨著電纜長度變長，增加了電纜插入損耗，以及中間分配器使信號電平逐漸減低。為了對此作出補償，在電纜的若干適當位置採用放大器，將信號放大到所需的電平，此後再將信號重新傳送及重新分配。
這些放大器需要電源電流。為了在提供這種電源電流的同時不致於增加設備的成本，電力是通過將之疊加在同軸電纜的射頻信號上而進行輸送的，這就需要與這個同軸電纜相連接的分離器、分配器、放大器及其它器件是一類能傳送電力的裝置。這樣做時所需的電力承載容量通常能處理不超過100V、不超過120Hz頻率的交流或直流電壓及1A至15A的電流。
圖6A和6B表示以往用來輸送電力的電路結構，在兩種情況下基本操作是相同的。在兩種情況下，例如定向耦合器、分配器或放大器的高頻處理電路表示為「高頻信號電路」，這裡省略了關於這種電路結構的詳細描述。
在這些電路結構中，高頻信號和電源電流是在輸入端子IN處輸入的，直流或低頻交流電源電流因電容器C1和C2而不會流過高頻電路，但流過具有磁心的扼流圈L，然後流向輸出端子OUT，此後電流流入電纜，輸送到下一個放大器或其它這類器件。
另一方面，高頻信號為扼流圈L所阻斷而流過電容器C1，此後高頻信號由高頻信號電路分支或放大，然後經電容器C2傳送到輸出端子OUT。在一些情況下設置了分支點B，另一些情況下則沒有設置分支點B。
因為用於共用設備的定向耦合器和分配器經常是串聯連接的，輸入端子IN和輸出端子OUT之間的高頻特性是頗為重要的，而具有低損耗則尤為重要。
在圖6所示的電路結構中，輸入和輸出端子之間的高頻損耗基本上是高頻電路的損耗，電容器C1和C2的損耗以及扼流圈L的損耗之和。在圖6所示的分配器中，圖6A表示疊加電流較大的最佳情況，圖6B則表示傳輸特性良好的實例。圖8中示出了用於這些電路的扼流圈的結構。在圖8在所示的結構中，線圈的每一部分是與電阻器並聯連接的，這些電阻器用於抑制使用線圈的通帶內線圈的自諧振；這些電阻器就是所謂的阻尼電阻器。
為了在扼流圈中獲得大電感，通常採用了磁心。讓線們考慮一個五部分線圈，具有間隔為2.4mm的3匝部分，這些部分是用直徑為1.1mm的導體的聚氨酯(polyrethane)絕緣導線繞在棒狀鐵氧體磁心上，鐵氧體磁心的直徑為8mm、長為30mm，起始相對磁導率為250。
為此，採用了圖7中所示的測量電路。在這種情況下，如圖8中所示，線圈的每一部分與一個固定電阻器並聯連接，扼流圈L的一端與電容器C串聯連接，這個電容器的另一端接地，扼流圈L的另一端則與連接線相連接，連接線使輸入端子IN及輸出端子OUT之間形成連接。在這個電路中，固定電阻器的電阻是3KΩ，電容器C的電容是10,000PF。在這個實例中，線圈的有效電感(resulting inductance)是5μH，這實例用作電流容量為10A的扼流圈。
這個本身有阻尼電阻器的扼流圈的傳輸特性示於圖9，以與無阻尼電阻器的扼流圈進行比較。從這些傳輸特性曲線可以看到，雖然阻尼電阻器減少了諧振的起伏度，但是它們導致了損耗的增加。
儘管通過加大電阻值可以減低這些損耗，但是這會減弱阻尼作用，從而由於諧振使通帶內的傳輸特性變化。因此，即使電阻性損耗增至最大，也必須利用圖8的結構。
另一種增大電感的方法是把扼流圈L繞在環形磁心上，以利用其頗高的有效磁導率。然而，儘管這類扼流圈以短繞組長度獲得了足夠的電感，但是在某些情況下流過扼流圈的電流會引起磁心飽和，並且當疊加電流是交變電流時，磁性材料內磁通密度相對於電流的變化成為非線性，這會導致對高頻信號的交叉調製(哼聲調製)。
在例如圖6所示的設備中，扼流圈與高頻電路並聯連接，使扼流圈的電感較大，以致把扼流圈連同高頻電路的並聯諧振移向所用通帶範圍外的低頻處，而改善通帶內低頻處的特性需要增加扼流圈的匝數。這會使扼流圈本身在所需通帶內的高頻處出現自諧振，從而使特性變差。
為了獲得大的疊加電源電流，增加磁心的尺寸和扼流圈匝數是不可避免的，這會使扼流圈的匝間電容增加，這就不僅降低了扼流圈的自諧振頻率，而且破壞了通帶內平坦的傳輸特性。儘管採用阻尼電阻減低了諧振的起伏度，但是增加了損耗。
考慮到上述問題，本發明的目的是提供一種結構簡單、而無自諧振、且在寬頻帶範圍內具有平坦傳輸特性的高頻扼流圈。
為了達到上述目的，本發明提供了這樣一種高頻扼流圈，它與高頻信號電路並聯連接，而且形成電源電流通路及阻止高頻信號通過這條電源電流通路，這種扼流圈包括棒狀磁心、由若干部分組成的分段線圈，這些部分互相串聯連接，結構上彼此隔開地繞在棒狀磁心上，以及包括電阻性環，電阻性環是相對於這個分段線圈同軸配置的，以及處於與分段線圈獨立的電路內。
為了達到上述目的，本發明提供了另一種高頻扼流圈，其中電阻性環是由電阻性導線繞成的線圈。
為了達到上述目的，本發明提供了又一種高頻扼流圈，其中電阻性環圈是通過串聯連接導線和電阻器而形成的。
為了達到上述目的，本發明提供了再一種高頻扼流圈，其中電阻性環是圍繞著靠近棒狀磁心端部配置的分段線圈的那一部分的外側而裝配的。
在本發明的高頻扼流圈中，分段線圈由若干部分所組成，這些部分是以結構上隔開的方式繞在棒狀磁心上的，且互相串聯連接，分段線圈基本上組成扼流圈的電感。相對於這個分段線圈同軸配置的電阻性環與分段線圈相耦合，基本上用作相對於由分段線圈所組成的扼流圈的阻尼電阻。
在本發明的高頻扼流圈中，由電阻絲所組成的電阻性環與分段線圈相耦合，起著阻尼電阻的作用。
在本發明的高頻扼流圈中，電阻性環的導線基本上起著與分段線圈相耦合的作用，電阻器基本上起著阻尼電阻的作用。
在本發明的高頻扼流圈中，通過靠近磁心端部配置的分段線圈和電阻性環之間的耦合而進行阻尼。


圖1是本發明一個實施例的外部結構的透視圖。
圖2表示僅為圖1的扼流圈的傳輸特性；
圖3表示本發明另一實施例的電路結構；圖4是本發明另一實施例的外部結構的透視圖；圖5表示具有圖4中所示結構的扼流圈的輸入端子IN和輸出端子OUT之間高頻傳輸特性；圖6A和6B表示先有技術功率輸送型設備的電路結構的實例；圖7是用來測量扼流圈的傳輸特性的電路的示意圖；圖8表示先有技術扼流圈的電路結構；以及圖9表示先有技術扼流圈的頻率——損耗特性。
圖1表示本發明扼流圈的一個實施例。在這幅圖中，標號1表示棒狀鐵氧體磁心，其直徑為8mm，長度為30mm，起始相對磁導率為250，而標號2、3、4、5和6表示分成五部分的線圈，這些部分繞在磁心1的外表面上，結構上彼此分開。這些線圈2-6由各為三匝導體直徑1.1mm的聚氨基絕緣導線的五個部分所組成，從而形成總共15匝的分段線圈，這些元件1及2至6形成了含磁心的扼流圈，這個扼流圈的電感為5μH。
在這個扼流圈兩端的兩個線圈部分的外周界上以相對於扼流圈同軸和絕緣的方式配置了各為75Ω的單匝環形線圈7和7′。這些環形線圈7和7′基本上用來形成與被它們所繞的分段線圈之間的電磁耦合，電阻絲的電阻性分量相對於由分段線圈所形成的扼流圈起著稱之為阻尼電阻的作用。
圖2表示扼流圈本身傳輸特性的測量結果。可以看到由於電阻性環，諧振消失了，結果在通帶內形成平坦的傳輸特性。與圖9中所示的先有技術的傳輸特性相比較，可以看到在600MHz以上處損耗比直接採用電阻器的低。
圖3表示應用本發明的實施例的分配器的電路結構，這種電路是作為疊加電源電流的那類定向耦合器而形成的。
圖4表示用於圖3實施例的扼流線圈L。圖4中的棒形鐵氧體磁心1直徑為8mm，長為30mm，它是由起始相對磁導率為250的材料所組成的。線圈2至6是五個線圈部分，各由三匝導體直徑為1.1mm的聚氨脂絕緣導線所構成，相鄰線圈之間的間隔為2.4mm，磁心的始端和末端上的線圈部分分別重疊了環7和7′，環7和7′各由包含串聯連接的75Ω固定電阻的單匝所組成。
測得的扼流圈電感是6μH。電容器C、C1和C2是用來與高頻電路相耦合的電容器，電容器C的電容值為10,000PF，電容器C1和C2的電容值則為750PF。高頻電路設計成一個寬帶定向耦合器，使得相對於分支點B的輸出輸入比(output ratio of the input)為-20dB。
圖5表示如圖4中所示的扼流圈本身的傳輸特性的測量結果。
從圖5中所示的特性曲線可以清楚地看到傳輸特性是平坦的，在5至100MHz的通常範圍內沒有諧振現象。
藉助如上所述的本發明的結構，本發明具有以下效果。
在本發明的高頻扼流圈中，包含若干部分的分段線圈和相對於這個分段線圈同軸配置的電阻性環形成了一個扼流圈，因為扼流圈的兩個端子之間無串聯諧振，所以在傳輸通帶內不會出現由於流過電阻的高頻信號流和流過扼流圈的高頻電流混合所引起的波動，扼流圈本身的自諧振為電阻性環所阻尼，其結果是，這些自諧振不明顯地出現於傳輸通帶內，其餘的效果是損耗低，製作成本也低。
在本發明的高頻扼流圈中，由於電阻性環是由電阻絲所組成的，所以結構簡單及廉價。
在本發明的高頻扼流圈中，由於電阻性環是由導線和電阻器所組成的，所以這種組合是可以自由選擇的，從而在設計中獲得了高度自由。
在本發明的高頻扼流圈中，由於電阻性環僅配置在位於分段線圈端部的線圈部分上，所以簡化了配置電阻性環的工作。
權利要求
1.一種高頻扼流圈，與高頻信號電路並聯連接，且形成電源電流通路及阻止高頻信號流過所述電源電流通路，其特徵在於所述扼流圈包括棒形磁心；若干部分組成的分段線圈，所述各部分繞在所述棒形磁心上結構上彼此隔開且互相串聯連接；以及相對於所述分段線圈同軸配置還處在獨立於所述分段線圈的電路內的電阻性環。
2.根據權利要求1的高頻扼流圈，其特徵在於所述電阻性環是由電阻絲繞成的線圈。
3.根據權利要求1的高頻扼流圈，其特徵在於所述電阻性環是由串聯連接的導線和電阻器所組成的。
4.根據權利要求1的高頻扼流圈，其特徵在於所述電阻性環是繞所述分段線圈靠近所述棒磁心端部配置的部分而裝配的。
全文摘要
本發明所提供的扼流圈具有簡單的結構，且具有平坦的傳輸特性，在寬頻帶內無自諧振。高頻扼流圈與高頻信號電路並聯連接，形成電源電路的通路，同時阻止高頻信號流過電流通路，扼流圈有棒狀磁心、若干個分段線圈部分繞在棒狀磁心上，彼此分開且互相串聯，電阻性環相對於分段線圈同軸配置且成為獨立於分段線圈的電路。
文檔編號H01F27/00GK1119779SQ9510078
公開日1996年4月3日 申請日期1995年2月16日 優先權日1994年6月24日
發明者高橋道晴, 小峰仁 申請人:宇昌電子工業株式會社