Устройство сложения мощностей генераторов электрических колебаний

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для сложения мощностей двух генераторов электрических колебаний (ГЭК) ВЧ-, ОВЧ- и СВЧ-диапазонов как равных, так и различающихся частным в пределах определенной полосы пропускания, а также для распределения мощности высокочастотного генератора между двумя нагрузками. Целью изобретения является увеличение развязки между двумя ГЭК. Устройство содержит три четИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для сложения (распределения) мощностей высокочастотных генераторов Известно устройство дли развязанного объединения выходной энергии двух высокочастотных генераторов в одной общей нагрузке (диплексор), представляющее собой сочетание параллельно включенных высокочастотного и низкочастотного фильтров, в котором развязка между генераторами определяется величиной затухания в полосе задерживания каждого фильтра вертьволновых направленных ответвителя (НО) со связанными линиями, регулируемый фазовращатель (РФ), три балластные нагрузки (БН), причем первый и второй генераторы подключены к первым входам первого и второго НО. вторые входы которых соединены между собой через РФ. третьи входы подключены к балластным нагрузкам , а четвертые - к первому и четвертому развязанным входам третьего НО соответственно, второй вход которого соединен с третьей БН. а четвертый вход является выходом устройства (или вход устройства в режиме распределения мощности одного ГЭК). Электрические длины всех НО равны, при этом величина связи первого и второго НО в два раза больше величины развязки между первым и четвертым выходами третьего (выходного) НО. На частоте настройки на входе, например, второго ГЭК обеспечивается подавление сигнала первого ГЭК, поступающего через третий НО. сигналом, проходящим через РФ. 1 з. п. ф-лы, 1 ил. СО с Недостатком указанного устройства является то, что в нем при сложении мощностей осуществляется частотная развязка высокочастотных генераторов, каждый из которых работает в своем поддиапазоне частот , определяемом полосой прозрачности соответствующего фильтра. Известно устройство сложения мощностей мостового типа, содержащее четвертьволновые отрезки линий передачи с электромагнитной связью. Данное устройство позволяет обьеди нять сигналы высокочастотных генерато VI о ю ел N5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК

)s Н 03 Н 7/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«

«« (21) 4755387/09 (22) 15,11.89 (46) 30,12.91. Бюл, N 48 (71) Алма-Атинское специальное конструкторское бюро Производственного объединения "Алатау" (72) А. Л. Пурий (53) 621.372,62(088.8) (56) Патент США и 3748600, кл. 333-10, 1973, (54) УСТРОЙСТВО СЛОЖЕНИЯ МОЩНОСТЕЙ ГЕНЕРАТОРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

КОЛЕБАНИЙ (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для сложения мощностей двух генераторов электрических колебаний (ГЭК) ВЧ-, ОВЧ- и СВЧ-диапазонов как равных, так и различающихся частным в пределах определенной полосы пропускания, а также для распределения мощности высокочастотного генератора между двумя нагрузками, Целью изобретения является увеличение развязки между двумя ГЭК, Устройство содержит три четИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для сложения (распределения) мощностей высокочастотных генераторов.

Известно устройство для развязанного объединения выходной энергии двух высокочастотных генераторов в одной общей нагрузке (диплексор), представляющее собой сочетание параллельно включенных высокочастотного и низкочастотного фильтров, в котором развязка между генераторами определяется величиной затухания в полосе задерживания каждого фильтра.

„„Я2„„1702521 А1 вертьволновых направленных ответвителя (Н О) со связанными линиями, регулируемый фазовращатель (РФ), три балластные на- грузки (БН), причем первый и второй генераторы подключены к первым входам первого и второго НО, вторые входы которых соединены между собой через РФ, третьи входы подключены к балластным нагрузкам, а четвертые — к первому и четвертому развязанным входам третьего НО соответственно, второй вход которого соединен с третьей БН, а четвертый вход является выходом устройства (или вход устройства в режиме распределения мощности одного ГЭК). Электрические длины всех НО равны, при этом величина связи первого и второго НО в два раза больше величины развязки между первым и четвертым выходами третьего (выходного) НО, На частоте настройки на входе, например, второго ГЭ К обеспечивается подавление сигнала первого ГЭК, поступающего через третий

НО, сигналом, проходящим через РФ. 1 з. и, ф-лы, 1 ил.

Недостатком указанного устройства является то, что в нем при сложении мощностей осуществляется частотная развязка высокочастотных генераторов, каждый из которых работает s своем поддиапазоне частот, определяемом полосой прозрачности соответствующего фильтра.

Известно устройство сложения мощностей мостового типа, содержащее четвертьволновые отрезки линий передачи с электромагнитной связью.

Данное устройство позволяет объединять сигналы высокочастотных генерато3

1702521 ров, причем значения частот сигналов в рабочем диапазоне устройства могут выбираться произвольно. Однако достижение высокой развязки между входами такого сумматора труднореализуемо вследствие разброса величины сопротивления балластной и полезной нагрузок, а также из-за неоднородности электрических параметров высокочастотных линий, используемых при их построений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство сложения мощностей двух генераторов электрических колебаний, ссстоящее из трех направленных атветвителей (НО), двух фаэосдвигающих цепей (в виде отрезков

- длинной линии) и одной балластной нагрузки, В устройстве первый и второй направленные ответвители, соединенные двумя фазосдвигающими линиями, введены с целью уменьшения потерь мош,ности сигналов при их сложении в третьем направленном ответвителе.

О} нако известное устройство обладает недостаточной электрической развязкой между входами, на которые подаются суммируемые электрические колебания. Электрическая развязка между э ими входами определяется проникновением сигнала от одного входа на другой вход и наоборот. В известном устройстве сигнал от одного входа к другому входу проходит по трем основным путям. Наличие этих путей ухудшает величину развязки между входами А и В.

Целью изобретения является увеличение развязки между двумя высокочастотными генераторами.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве сложения мощностей генераторов электрических колебаний, содержащем первый и второй генераторы электрических колебаний, фазовращатель, первый, второй и третий направлен. ные ответвители, балластную нагрузку, причем выходы первого и второго генераторов электрических колебаний подключены к первым входам соответственно первого и второго направленных ответвителей, балластная нагрузка соединена с третьим входом третьего направленного ответвителя, второй вход которого является выходом устройства, фазовращатель выполнен регулируемым и подключен между вторыми входами первого и второго направленных ответвитепей, третьи входы которых соединены соответственно с первым и четвертым входами третьего направленного ответвителя, а их четвертые входы подключены к введен10

25 На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства спо30

55 ным первой и второй дополнительным балластным нагрузкам соответственно, Первый, второй и третий направленные ответвители выполнены на отрезках связанных длинных линий равной электрической длины, при этом величина связи в первом и втором направленных ответвителях вдвое больше величины развязки между первым и четвертым выходами третьего направленного ответвителя.

Соединение вторых плеч дополнительных НО через регулируемый фазовращатель позволяет подавать с выхода одного высокочастотного генератора на выход другого высокочастотного генератора (и наоборот) сигнал, противофазный сигналу этого же генератора, прошедшему через развязанные плечи основного НО. При этом выбор указанной величины связи дополнительных НО позволяет достичь равноамплитудности этих противофаэных сигналов и, следовательно, их компенсации, что увеличивает развязку между высокочастотными генераторами. жения мощностей сигналов двух высокочастотных генераторов.

Устройство содержит два высокочастотных генератора 1 и 2, соединенных с первыми плечами дополнительных НО 3 и

4, вторые плечи которых соединены с регулируемым фазовращателем 5, четвертые плечи — с балластными нагрузками б и 7, а третьи плечи — с первым и четвертым плечами основного НО 8. Третье плечо основнаго НО 8 соединено с балластной нагрузкой 9, а второе является выходом 10 устройства.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с выхода высокочастотного генератора 1 поступает на первое плечо дополнительного НО 3, электрическая длина которого равна четверти длины волны высокочастотного сигнала, а затем с третьего плеча дополнительного НО 3, имея задержку по фазе фз = — л/2, обусловленную прохождением через дополнительный Н0 3, подается в первое плечо основного НО 8. В основном НО 8 часть мощности проходит в балластную нагрузку 9, часть ответвляется на выход 10, а часть мощности высокочастотного сигнала проникает в развязанное четвертое плечо основного НО 8. Величина напряжения„проникшего в четвертое плечо основного НО 8, относительно напряжения в его первом плече, равна (дБ, а фазовый сдвиг р сигнала в четвертом плече относи1702521

55 тельно первого плеча основного НО 8 изменяется от- л/2 до + к/2 в зависимости от величины сопротивления балластной и полезной нагрузок и конструктивного исполнения основного Н0 8 . Прошедший в четвертое плечо основного НО 8 высокочастотный сигнал поступает в третье плечо дополнительного НО 4 и затем в его nepаое плечо с задержкой по фазе рд = — л/2.

Суммарный фазовый сдвиг сигнала, прошедшего с выхода генератора 1 к выходу генератора 2 через основной HQ 8, равн: pi,ã = +@4 +p = — г+ р.

При равенстве частот сигналов генераторов 1 и 2 сигнал с выхода генератора 2, прошедший через дополнительный HQ 4, основной НО 8 и дополнительный НО 3 на выход генератора 1, будет иметь тот же фазовый сдвиг pz,< = — л+ р, При прохождении сигнала с генератора

) через дополнительный НО 3 часть его мощности ответвляется во второе плечо дополнительного НО 3, причем напряжение ответвленного сигнала во втором плече составляет ф дБ, где (— величина связи дополнительного НО 3, а сдвиг фазы сигнала во втором плече дополнительного НО 3

<рз=О. Иэ второго плеча дополнительного

НО 3 сигнал поступает через регулируемый фазовращатель 5, вносящий фазовый сдвиг p = (— zt/2 } — (+ л/2 } во второе плечо дополнительного НО 4, далее в четвертое плечо дополнительного НО 4 и в балластную нагрузку 7, При прохождении сигнала от второго к четвертому плечу дополнительного НО 4 часть его мощности ответвляется в первое плечо дополнительного Н0 4, причем напряжение ответвленного сигнала в первом плече дополнительного НО 4 будет составлять

I ф дБ ог напряжения во втором плече дополнительного НО 4, где (- величина связи дополнительного НО 4. а сдвиг фазы сигнала в первом плече дополнительного

НО 4 p4 = О. Суммарный фазовый сдвиг сигнала, прошедшего с выхода генератора

1 на выход генератора 2 через дополнительный Н0 3, регулируемый фазовращатель 5 и дополнительный НО 4, равен; у,г = О + p + 0 = p, Таким образом, при равенстве частот сигналов генераторов "и 2 сигнал с выхода генератора 2 проходит на выход генератора 1 с таким же фазовым сдвигом ф 1 =p и с таким же изменением амплитуды.

При величине связи дополнительного

НО 3 и дополнительного Н0 4, в два раза большей, чем величина развязки между

50 первым и четвертым плечами основного НО

8 = (/2 величина напряжения сигнала генератора 1 (или 2), прошедшего на выход генератора 2 (или 1) через дополнительный

Н0 3 (НО 4), регулируемый фаэовращатель

5 и дополнительный НО 4 (НО 3), будет равна + (= 2(/2 = (дБ от величины напряжения этого сигнала на выходе генератора

1 (или 2), Учитывая, что в реальных устройствах величина развязки (весьма мала, можно пренебречь затуханием сигнала (ответвляемой мощностью) при прохождении его от первого к третьему плечу или от третьего к первому плечу дополнительных НО 3 и 4.

Тогда величина напряжения сигнала, прошедшего от генератора 1 (или 2) через дополнительный НО 3 (НО 4), основной Н0 8, дополнительный НО 4 (H0 3) на выход генератора 2 (или 1), определяется величиной развязки между первым и четвертым плечами основного НО 8 и равна g . 8 этом случае с выхода генератора 1 на выход генератора 2 проходят сигналы по цепи; дополнительный НО 3 — регулируемый фазовращатель — дополнительный HQ 4 и по цепи: дополнительный НО 3 — основной

НО 8 — дополнительный НО 4, и на выходе генератора 2 эти сигналы будут иметь фазы p> z = — л+ ри р g =p .

При равенстве p = p, что достигается регулировкой фазы в регулируемом фаэовращателе (например, изменением длины отрезка линии), эти сигналы будут равноамплитудными и противофазными, т,е, будут компенсироваться, что проявляется в увеличении развязки выхода генератора 2 с выходом генератора 1.

Аналогично происходит компенсация сигналов, прошедших с выхода генератора

2 на выход генератора 1 и, следовательно, увеличение развязки между выходом генератора 1 и выходом генератора 2.

Таким образом, в случае неравенства частот сигналов генераторов 1 и 2 и отличия их длин волн от длин волн четвертьволновых дополнительных НО 3 и 4 и основного

НО 8 при работе в рабочей полосе частот последних, фазовые сдвиги сигналов. прошедших через введенную дополнительную цепь и через развязанные первое и четвертое плечи основного НО 8 с выхода генератора 1 на выход генератора 2 или наоборот, будут отличаться от — л, что несколько уменьшает развязку по сравнению с ее максимальным значением при фазовом сдвиге — л, однако ее величина в диапазоне рабочих частот основного НО 8 будет превышать имеющуюся величину

17 .)2521

Составитель А,Пурий

Техред M.Mîðãåíòàë

Редактор А.Лежнина

Корректор T.Ïàëèé

Заказ 4551 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 развязки между развязанными плечами основного НО 8.

Для увеличения развязки в предлагаемом устройстве возможно использование в качестве основного НО любо с взаимного 5 линейного сумматора без астотно-разделительных цепей, имеющего любую связь, т.е. допускающего суммирование сигналов с неравными амплитудами.

Предлагаемое устройство может быть 1О также использовано в качестве делителя мощности для распределения мощности сигнала высокочастотного генератора в две нагрузки с высокой развязкой между выходами делителя. 15

Устройство-прототип представляет собой четвертьволновый направленный QTветвитель, работающий В2,0;(, полосе рабочих частот, и обеспечивает развязку между выходами генераторов высокоча- 20 стотных сигналов не хуже ЗО дБ, а максимальную — не хуже 32 дБ на центральной частоте диапазона, при которой электрическая длина направленного ответвителя равна четверти длины волны колебаний 25 этой частоты. По сравнению с устройством-прототипом предлагаемое устройство сложения мощностей позволяет улучшить развязку в 20 полосе .частот не менее. чем на — 7 дБ, а на центральной частоте ЗО диапазона — 28 дЪ.

Формула изобретения

1. Устройство сложения мощностей генераторов электрических колебаний, со3 .р, иФС держащее первый и второй генераторы электрических колебаний, фазовращател ь, первый, второй и третий направленные ответвители, балластную нагрузку, причем выходы первого и второго генераторов электрических колебаний подключены к первым входам соответственно первого и второго направленных ответвителей, балластная нагрузка соединена с третьим входом третьего направленного ответвителя, втооой вход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения развязки между генераторами электрических колебаний, фазовращатель выполнен регулируемым и подключен между вторыми входами первого и второго направленных ответвителей, третьи входы которых соединены соответственно с первым и четвертым входами третьего направленного ответвителя, а их четвертые входbl подключены к введенным первой и второй дополнительным балластным нагрузкам соответственно.

2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что первый, второй и третий направленные ответвители выполнены на отрезках связанных длинных линий равной электрической длины, при этом величина связи в первом и втором направленных ответвителях вдвое больше величины развязки между первым и четвертым выходами третьего направленного ответвителя.