マイクロ波トランスフォーマーの大きさと重量が大きい主な理由は以下の通りです。
周波数特性:
マイクロ波の周波数は通常GHz帯で動作し、これは伝統的なトランスフォーマーで使用される電力周波数(50Hzまたは60Hz)よりもはるかに高いです。これらの高周波数で効果的に機能するためには、損失を減らし効率を向上させるために特別な材料と設計が必要です。これらの専門的な設計はしばしばより大きなサイズにつながります。
コア材料:
マイクロ波トランスフォーマーで使用されるコア材料は通常、高周波数での動作に対応するために高透磁率と低損失を持っています。これらの材料は伝統的なトランスフォーマーで使用されるフェライトやシリコン鋼板よりも高価で重い場合があります。例えば、マイクロ波トランスフォーマーではしばしば密度が高いが優れた性能を持つフェライトや非晶質合金を使用します。
放熱要件:
高周波数での動作は多くの熱を発生させるため、マイクロ波トランスフォーマーにはより良い冷却設計が必要です。これには大型のヒートシンク、ファン、または他の冷却機構が含まれ、結果としてトランスフォーマーのサイズと重量が増加します。
構造強度:
高周波数では、電磁場の急速な変化が大きな機械的ストレスを生じさせます。トランスフォーマーの構造的な安定性と信頼性を確保するためには、追加の機械的な支持と補強措置が必要であり、これもまたサイズと重量を増加させます。
容量効果:
高周波数では、巻線間のパラサイト容量がトランスフォーマーの性能に大きく影響します。これらのパラサイト容量を減らすためには、巻線間の間隔を増やす必要がありますが、これによりトランスフォーマー全体のサイズが増加します。
シールドと絶縁:
マイクロ波トランスフォーマーは、電磁干渉や漏洩を防ぐために良好な電磁シールドと絶縁が必要です。これにはしばしば追加のシールド層と絶縁材料を追加することになり、結果としてトランスフォーマーのサイズと重量が増加します。
要するに、マイクロ波トランスフォーマーの大きさと重量が大きいのは、高周波数での効率的な動作と同時に放熱、構造強度、容量効果、シールドおよび絶縁の要件を満たす必要があるためです。