Малогабаритный трехступенчатый направленный ответвитель
Владельцы патента RU 2246781:
Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт измерительной аппаратуры" (ОАО ЦНИИИА) (RU)
Изобретение относится к области радиотехники, а именно к устройствам распределения мощности между линиями передачи. Техническим результатом изобретения является достижение постоянной, равной 90° разности фаз волн напряжений на выходах ответвителя, без увеличения длины направленного ответвителя. Поставленная задача решается тем, что в малогабаритном трехступенчатом направленном ответвителе, содержащем отрезок несвязанных линий, размещенный между двумя отрезками связанных линий с одинаковыми коэффициентами связи, согласно предлагаемому решению, длины отрезков связанных линий выполнены равными друг другу, при этом сумма длин всех отрезков L≤ λ ср/8. При L=λ ср/8 и 10 дБ≥ С0≥3 дБ длины отрезков связанных линий l1 удовлетворяют соотношению 0.015307≤ l1/λ ср≤0.038337, где С0 - номинальное значение переходного ослабления ответвителя. При L=λ ср/10 и 10 дБ≥ С0≥3 дБ длины отрезков связанных линий l1 удовлетворяют соотношению 0.001483≤ l1/λ ср≤0.024162. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.
Изобретение относится к области радиотехники, а именно к устройствам распределения мощности между линиями передачи (ЛП). Может быть использовано в СВЧ аппаратуре.
Среди направленных ответвителей (НО) на основе связанных ЛП с Т-волнами простейшим является одноступенчатый НО. Он образован из одного отрезка связанных однородных ЛП длиной l=λ ср/4, где λ ср - средняя длина волны рабочего диапазона частот (Levy R. Directional couplers. Advances Microwaves. - New York - London, Acad. Press, 1966, v.1, p.115-209; Мещанов В.П., Фельдштейн А.Л. Автоматизированное проектирование направленных ответвителей СВЧ. - М.: Связь, 1980. - 144 с.).
Достоинством идеально согласованного и направленного одноступенчатого НО является то, что фазовый сдвиг между волнами напряжения на его выходах не зависит от частоты и равен 90° .
Длина области связи одноступенчатого НО при λ ср>50 см может достигать слишком больших значений, это является его недостатком.
Наиболее близким к предлагаемому является направленный малогабаритный трехступенчатый ответвитель, выполненный в виде двух отрезков однородных связанных ЛП с одинаковыми коэффициентами связи, имеющих разные длины, и включенного между ними отрезка несвязанных ЛП, при этом длина второго отрезка связанных ЛП в два раза больше длины первого отрезка связанных ЛП (См.: Сверхширокополосные микроволновые устройства / Под ред. А.П.Креницкого и В.П.Мещанова. - М.: Радио и связь, 2001. - С.296-299).
Достоинством этого ответвителя является то, что его длина меньше длины одноступенчатого НО, при этом их амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) при одинаковых номинальных значениях переходного ослабления С0 в одном и том же рабочем диапазоне частот отличаются незначительно.
Недостатком прототипа является зависимость разности фаз волн напряжений на выходах ответвителя от частоты.
Задачей предлагаемого изобретения является достижение постоянной, равной 90° разности фаз волн напряжений на выходах ответвителя, без увеличения длины направленного ответвителя по сравнению с длиной прототипа.
Поставленная задача решается тем, что в малогабаритном трехступенчатом направленном ответвителе, содержащем отрезок несвязанных линий, размещенный между двумя отрезками связанных линий с одинаковыми коэффициентами связи, согласно предлагаемому решению, длины отрезков связанных линий выполнены равными друг другу, при этом сумма длин всех отрезков L≤ λ ср/8. При L=λ ср/8 и 10 дБ≥ С0≥3 дБ длины отрезков связанных линий l1 удовлетворяют соотношению 0.015307≤ l1/λ ср≤0.038337, где С0 - номинальное значение переходного ослабления ответвителя. При L=λ ср/10 и 10 дБ≥ С0>3 дБ длины отрезков связанных линий l1 удовлетворяют соотношению 0.001483≤ l1/λ ср≤0.024162.
Изобретение поясняется чертежами, где на Фиг.1 приведено схематическое изображение предлагаемого ответвителя; на фиг.2 приведена частотная характеристика переходного ослабления предлагаемого 3 дБ НО в октавной полосе частот, где
1 - вход НО;
2 - первый выход;
3 - второй выход;
4 - третий выход;
5 - первый отрезок связанных ЛП;
6 - отрезок одиночных ЛП;
7 - второй отрезок связанных ЛП.
Направленный ответвитель состоит из двух отрезков связанных линий передачи 5 и 7, имеющих одинаковые длины l1 и коэффициенты связи K1, и отрезка несвязанных линий передачи 6 длиной l2 с коэффициентом связи К2=0. Вход 1 первого отрезка связанных ЛП является входом 1 направленного ответвителя. Выход 2 первого отрезка связанных ЛП является выходом 2 направленного ответвителя. Выходы 3 и 4 второго отрезка связанных ЛП служат выходами 3 и 4 направленного ответвителя.
Предлагаемый направленный ответвитель работает следующим образом: высокочастотная мощность поступает на вход 1, распространяется по отрезкам 5-7 и делится на две части. Одна часть мощности выделяется на выходе 3, а другая ее часть благодаря электромагнитной связи направленного ответвителя выделяется на выходе 2. Мощность на выходе 2 будет ослаблена по сравнению с мощностью на входе 1 на величину переходного ослабления С0. При этом мощность на выход 4 не поступает и он оказывается развязанным по отношению ко входу 1.
В отличие от прототипа идеально согласованный и направленный ответвитель имеет постоянный, равный 90° фазовый сдвиг между волнами напряжений на выходах 2 и 3.
В таблицах 1, 2 для предлагаемого НО и прототипа для разных номинальных значений переходного ослабления С0 приведены: δ - максимальное отклонение переходного ослабления ответвителя от номинального значения С0 в октавной полосе частот, длины отрезков связанных ЛП и длина L/λ ср.
| Таблица 1 | |||
| Предлагаемый НО | |||
| С0, дБ | 10 | 5 | 3 |
| δ , дБ | 0.6319 | 0.4912 | 0.3607 |
| l1/λ ср=l3/λ ср | 0.015307 | 0.035727 | 0.024162 |
| L/λ ср | 0.125 | 0.1 | 0.1 |
| Таблица 2 | |||
| Прототип | |||
| С0, дБ | 10 | 5 | 3.01 |
| δ , дБ | 0.5370 | 0.4526 | 0.3438 |
| ll/λ ср | 0.005 | 0.01 | 0.02 |
| l3/λ ср | 0.01 | 0.02 | 0.04 |
| L/λ ср | 0.1274 | 0.109 | 0.1178 |
Из табл.1, 2 видно, что предлагаемый НО имеет меньшую длину по сравнению с прототипом, при незначительном увеличении максимального отклонения переходного ослабления от номинального значения.
1. Малогабаритный трехступенчатый направленный ответвитель, содержащий отрезок несвязанных линий, размещенный между двумя отрезками связанных линий с одинаковыми коэффициентами связи, отличающийся тем, что длины отрезков связанных линий равны друг другу, при этом сумма длин всех отрезков L≤ λ ср/8, где λ ср – средняя длина волны рабочего диапазона частот.
2. Малогабаритный трехступенчатый направленный ответвитель по п.1, отличающийся тем, что при L=λ сp/8 и 10дБ≥ С0≥3дБ длины отрезков связанных линий l1 удовлетворяют соотношению 0.015307≤ ll/λ ср≤0.038337, где С0 - номинальное значение переходного ослабления ответвителя.
3. Малогабаритный трехступенчатый направленный ответвитель по п.1, отличающийся тем, что при L=λ ср/10 и 10дБ≥ С0≥3дБ длины отрезков связанных линий l1 удовлетворяют соотношению 0.001483≤ l1/λ ср≤0.024162.
