高频扼流圈 本发明涉及一种用于例如电视的有线电视(CATV)和共用设备(community facilities)的高频扼流圈。具体地说，本发明涉及一种在例如与同轴线相连接的分离器、分配器、定向耦合器及信号放大器的同轴线设备内与高频信号电路并联连接的高频扼流圈，用以通过连接线驱动叠加在高频信号上的低频电源的电流。
在这种例如电视的共用用户设备中，在把例如5-1000MHz频带的多信道电视信号的宽带射频信号从所谓的输入部分(headend)分配给各家庭时，采用了具有宽频带特性的分支分配器。
在进行上述分配的过程中，当信号从输入部分行进到各个端子时，随着电缆长度变长，增加了电缆插入损耗，以及中间分配器使信号电平逐渐减低。为了对此作出补偿，在电缆的若干适当位置采用放大器，将信号放大到所需的电平，此后再将信号重新传送及重新分配。
这些放大器需要电源电流。为了在提供这种电源电流的同时不致于增加设备的成本，电力是通过将之叠加在同轴电缆的射频信号上而进行输送的，这就需要与这个同轴电缆相连接的分离器、分配器、放大器及其它器件是一类能传送电力的装置。这样做时所需的电力承载容量通常能处理不超过100V、不超过120Hz频率的交流或直流电压及1A至15A地电流。
图6A和6B表示以往用来输送电力的电路结构，在两种情况下基本操作是相同的。在两种情况下，例如定向耦合器、分配器或放大器的高频处理电路表示为“高频信号电路”，这里省略了关于这种电路结构的详细描述。
在这些电路结构中，高频信号和电源电流是在输入端子IN处输入的，直流或低频交流电源电流因电容器C1和C2而不会流过高频电路，但流过具有磁心的扼流圈L，然后流向输出端子OUT，此后电流流入电缆，输送到下一个放大器或其它这类器件。
另一方面，高频信号为扼流圈L所阻断而流过电容器C1，此后高频信号由高频信号电路分支或放大，然后经电容器C2传送到输出端子OUT。在一些情况下设置了分支点B，另一些情况下则没有设置分支点B。
因为用于共用设备的定向耦合器和分配器经常是串联连接的，输入端子IN和输出端子OUT之间的高频特性是颇为重要的，而具有低损耗则尤为重要。
在图6所示的电路结构中，输入和输出端子之间的高频损耗基本上是高频电路的损耗，电容器C1和C2的损耗以及扼流圈L的损耗之和。在图6所示的分配器中，图6A表示叠加电流较大的最佳情况，图6B则表示传输特性良好的实例。图8中示出了用于这些电路的扼流圈的结构。在图8在所示的结构中，线圈的每一部分是与电阻器并联连接的，这些电阻器用于抑制使用线圈的通带内线圈的自谐振；这些电阻器就是所谓的阻尼电阻器。
为了在扼流圈中获得大电感，通常采用了磁心。让线们考虑一个五部分线圈，具有间隔为2.4mm的3匝部分，这些部分是用直径为1.1mm的导体的聚氨酯(polyrethane)绝缘导线绕在棒状铁氧体磁心上，铁氧体磁心的直径为8mm、长为30mm，起始相对磁导率为250。
为此，采用了图7中所示的测量电路。在这种情况下，如图8中所示，线圈的每一部分与一个固定电阻器并联连接，扼流圈L的一端与电容器C串联连接，这个电容器的另一端接地，扼流圈L的另一端则与连接线相连接，连接线使输入端子IN及输出端子OUT之间形成连接。在这个电路中，固定电阻器的电阻是3KΩ，电容器C的电容是10,000PF。在这个实例中，线圈的有效电感(resulting inductance)是5μH，这实例用作电流容量为10A的扼流圈。
这个本身有阻尼电阻器的扼流圈的传输特性示于图9，以与无阻尼电阻器的扼流圈进行比较。从这些传输特性曲线可以看到，虽然阻尼电阻器减少了谐振的起伏度，但是它们导致了损耗的增加。
尽管通过加大电阻值可以减低这些损耗，但是这会减弱阻尼作用，从而由于谐振使通带内的传输特性变化。因此，即使电阻性损耗增至最大，也必须利用图8的结构。
另一种增大电感的方法是把扼流圈L绕在环形磁心上，以利用其颇高的有效磁导率。然而，尽管这类扼流圈以短绕组长度获得了足够的电感，但是在某些情况下流过扼流圈的电流会引起磁心饱和，并且当叠加电流是交变电流时，磁性材料内磁通密度相对于电流的变化成为非线性，这会导致对高频信号的交叉调制(哼声调制)。
在例如图6所示的设备中，扼流圈与高频电路并联连接，使扼流圈的电感较大，以致把扼流圈连同高频电路的并联谐振移向所用通带范围外的低频处，而改善通带内低频处的特性需要增加扼流圈的匝数。这会使扼流圈本身在所需通带内的高频处出现自谐振，从而使特性变差。
为了获得大的叠加电源电流，增加磁心的尺寸和扼流圈匝数是不可避免的，这会使扼流圈的匝间电容增加，这就不仅降低了扼流圈的自谐振频率，而且破坏了通带内平坦的传输特性。尽管采用阻尼电阻减低了谐振的起伏度，但是增加了损耗。
考虑到上述问题，本发明的目的是提供一种结构简单、而无自谐振、且在宽频带范围内具有平坦传输特性的高频扼流圈。
为了达到上述目的，本发明提供了这样一种高频扼流圈，它与高频信号电路并联连接，而且形成电源电流通路及阻止高频信号通过这条电源电流通路，这种扼流圈包括棒状磁心、由若干部分组成的分段线圈，这些部分互相串联连接，结构上彼此隔开地绕在棒状磁心上，以及包括电阻性环，电阻性环是相对于这个分段线圈同轴配置的，以及处于与分段线圈独立的电路内。
为了达到上述目的，本发明提供了另一种高频扼流圈，其中电阻性环是由电阻性导线绕成的线圈。
为了达到上述目的，本发明提供了又一种高频扼流圈，其中电阻性环圈是通过串联连接导线和电阻器而形成的。
为了达到上述目的，本发明提供了再一种高频扼流圈，其中电阻性环是围绕着靠近棒状磁心端部配置的分段线圈的那一部分的外侧而装配的。
在本发明的高频扼流圈中，分段线圈由若干部分所组成，这些部分是以结构上隔开的方式绕在棒状磁心上的，且互相串联连接，分段线圈基本上组成扼流圈的电感。相对于这个分段线圈同轴配置的电阻性环与分段线圈相耦合，基本上用作相对于由分段线圈所组成的扼流圈的阻尼电阻。
在本发明的高频扼流圈中，由电阻丝所组成的电阻性环与分段线圈相耦合，起着阻尼电阻的作用。
在本发明的高频扼流圈中，电阻性环的导线基本上起着与分段线圈相耦合的作用，电阻器基本上起着阻尼电阻的作用。
在本发明的高频扼流圈中，通过靠近磁心端部配置的分段线圈和电阻性环之间的耦合而进行阻尼。
图1是本发明一个实施例的外部结构的透视图。
图2表示仅为图1的扼流圈的传输特性；
图3表示本发明另一实施例的电路结构；
图4是本发明另一实施例的外部结构的透视图；
图5表示具有图4中所示结构的扼流圈的输入端子IN和输出端子OUT之间高频传输特性；
图6A和6B表示先有技术功率输送型设备的电路结构的实例；
图7是用来测量扼流圈的传输特性的电路的示意图；
图8表示先有技术扼流圈的电路结构；以及
图9表示先有技术扼流圈的频率——损耗特性。
图1表示本发明扼流圈的一个实施例。在这幅图中，标号1表示棒状铁氧体磁心，其直径为8mm，长度为30mm，起始相对磁导率为250，而标号2、3、4、5和6表示分成五部分的线圈，这些部分绕在磁心1的外表面上，结构上彼此分开。这些线圈2-6由各为三匝导体直径1.1mm的聚氨基绝缘导线的五个部分所组成，从而形成总共15匝的分段线圈，这些元件1及2至6形成了含磁心的扼流圈，这个扼流圈的电感为5μH。
在这个扼流圈两端的两个线圈部分的外周界上以相对于扼流圈同轴和绝缘的方式配置了各为75Ω的单匝环形线圈7和7′。这些环形线圈7和7′基本上用来形成与被它们所绕的分段线圈之间的电磁耦合，电阻丝的电阻性分量相对于由分段线圈所形成的扼流圈起着称之为阻尼电阻的作用。
图2表示扼流圈本身传输特性的测量结果。可以看到由于电阻性环，谐振消失了，结果在通带内形成平坦的传输特性。与图9中所示的先有技术的传输特性相比较，可以看到在600MHz以上处损耗比直接采用电阻器的低。
图3表示应用本发明的实施例的分配器的电路结构，这种电路是作为叠加电源电流的那类定向耦合器而形成的。
图4表示用于图3实施例的扼流线圈L。图4中的棒形铁氧体磁心1直径为8mm，长为30mm，它是由起始相对磁导率为250的材料所组成的。线圈2至6是五个线圈部分，各由三匝导体直径为1.1mm的聚氨脂绝缘导线所构成，相邻线圈之间的间隔为2.4mm，磁心的始端和末端上的线圈部分分别重叠了环7和7′，环7和7′各由包含串联连接的75Ω固定电阻的单匝所组成。
测得的扼流圈电感是6μH。电容器C、C1和C2是用来与高频电路相耦合的电容器，电容器C的电容值为10,000PF，电容器C1和C2的电容值则为750PF。高频电路设计成一个宽带定向耦合器，使得相对于分支点B的输出输入比(output ratio of the input)为-20dB。
图5表示如图4中所示的扼流圈本身的传输特性的测量结果。
从图5中所示的特性曲线可以清楚地看到传输特性是平坦的，在5至100MHz的通常范围内没有谐振现象。
借助如上所述的本发明的结构，本发明具有以下效果。
在本发明的高频扼流圈中，包含若干部分的分段线圈和相对于这个分段线圈同轴配置的电阻性环形成了一个扼流圈，因为扼流圈的两个端子之间无串联谐振，所以在传输通带内不会出现由于流过电阻的高频信号流和流过扼流圈的高频电流混合所引起的波动，扼流圈本身的自谐振为电阻性环所阻尼，其结果是，这些自谐振不明显地出现于传输通带内，其余的效果是损耗低，制作成本也低。
在本发明的高频扼流圈中，由于电阻性环是由电阻丝所组成的，所以结构简单及廉价。
在本发明的高频扼流圈中，由于电阻性环是由导线和电阻器所组成的，所以这种组合是可以自由选择的，从而在设计中获得了高度自由。
在本发明的高频扼流圈中，由于电阻性环仅配置在位于分段线圈端部的线圈部分上，所以简化了配置电阻性环的工作。