Способ изменения характеристик направленного ответвителя
Владельцы патента RU 2330355:
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" (RU)
Способ изменения характеристик направленного ответвителя предназначен для использования в волноводных распределительных системах фазированных антенных решеток и СВЧ-трактах радиолокационных станций. Он основан на передаче части СВЧ-сигнала из основного во вторичный волновод через щели связи, расположенные на общей широкой стенке основного и вторичного волноводов, и уменьшении частотного декремента затухания, при этом направленный ответвитель на средней частоте рабочего диапазона f0 имеет известное переходное ослабление и известный частотный декремент затухания. Для получения технического результата - расширения рабочего диапазона частот при одновременной минимизации изменений переходного ослабления на средней частоте рабочего диапазона и частотного декремента затухания - определяют резонансную частоту направленного ответвителя и смещают ее в сторону верхних частот при минимальном изменении переходного ослабления и одновременном уменьшении частотного декремента затухания. 2 ил.
Способ относится к антенно-волноводной СВЧ-технике и предназначен для использования в волноводных распределительных системах (ВРС) фазированных антенных решеток (ФАР) и СВЧ-трактах радиолокационных станций.
Известна зависимость характеристик направленных ответвителей (НО) от их конструктивных параметров: формы, координат, количества и размеров щелей связи, а также подбора сечений основного и вторичного волноводов [«Справочник по элементам радиоэлектронных устройств»./ Ред. Дулин В.Н., Жук М.С. г.Москва, изд. Энергия, 1977 г., с.455-459]. Однако в этой работе не упоминается fрез (параметр важный для диапазонных устройств) и не сформулирован способ изменения электрических характеристик направленных ответвителей в диапазоне частот. Известны и широко используются в практике способы изменения переходного ослабления НО путем изменения длины узких прямоугольных щелей и высоты волноводных каналов безотносительно к диапазонности направленных ответвителей [«Антенны и устройства СВЧ (проектирование ФАР)»./ Ред. Воскресенский Д.И. г.Москва, «Радио и связь», 1981 г., с.244] или количества щелей в области связи [«Антенно-фидерные устройства». Лавров А.С., Резников Г.Б. г.Москва, «Сов. радио», 1974 г., с.354-355].
В обеих работах отсутствуют способы управления диапазонностью НО без существенного изменения переходного ослабления C(f0) на средней частоте рабочего диапазона при одновременной минимизации частотного декремента затухания , (где С - переходное ослабление НО, a f - частота СВЧ-сигнала, f0 - средняя частота рабочего диапазона).
Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому способу является способ уменьшения частотного декремента затухания за счет варьирования размеров l (длины), d (ширины), α (угла наклона) и координат щелей, размеров сечений (а и b) и взаимной ориентации (β) волноводных каналов при возможном уменьшении переходного ослабления, рассмотренный в работе [Синани А.И., Позднякова Р.Д., Митин В.А. «Волноводная распределительная система для бортовой антенны с электронным управлением лучом». Сб. «Антенны», №6 (61), 2002 г.]. Однако и это техническое решение касается лишь общих методов минимизации частотного декремента затухания в относительно небольшом диапазоне частот (Δfраб=5-10%f0) и не рассматривает диапазонные свойства направленных ответвителей и влияние на диапазонность положения резонансной частоты (fрез) НО.
Таким образом, недостатками известных технических решений являются
- ограниченная ширина исследуемого диапазона (<10%f0);
- увеличение частотного декремента затухания в диапазоне, превосходящем 10%f0, особенно для НО с большими связями (С<5-6 дБ);
- увеличение переходного ослабления в процессе его стабилизации в диапазоне частот;
- отсутствие данных о fрез НО и его воздействии на диапазонность НО.
Технический результат предложенного изобретения заключается в расширении рабочего диапазона частот при одновременной минимизации изменений переходного ослабления на средней частоте рабочего диапазона и частотного декремента затухания, и, как следствие, стабилизация переходного ослабления направленного ответвителя в этом диапазоне.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что способ основан на передаче части СВЧ-сигнала из основного во вторичный волновод через щели связи, расположенные на общей широкой стенке основного и вторичного волноводов, и уменьшении частотного декремента затухания, при этом направленный ответвитель на средней частоте рабочего диапазона f0 имеет известное переходное ослабление и известный частотный декремент затухания.
Улучшение функциональных возможностей НО обеспечивается в предлагаемом способе новыми признаками, такими как определение резонансной частоты направленного ответвителя, смещение ее в сторону верхних частот при минимальном изменении переходного ослабления и одновременном уменьшении частотного декремента затухания.
На фиг.1 показаны графики зависимости переходного ослабления от отношения отклонения частоты СВЧ-сигнала относительно средней частоты рабочего диапазона к средней частоте рабочего диапазона в процентах
(Δf/f.100 [%], где Δf=f-f0).
На фиг.2 показаны графики зависимости декремента затухания от отношения отклонения частоты СВЧ-сигнала относительно средней частоты к средней частоте рабочего диапазона в процентах.
Пример конкретной реализации предлагаемого способа рассмотрен на основе НО с щелями связи, расположенными на общей широкой стенке основного и вторичного волноводов, через которые СВЧ-сигнал передается из основного во вторичный волновод. Способ иллюстрируется графиками, приведенными на фиг.1 и фиг.2. НО на средней частоте рабочего диапазона f0=9.5 ГГц имеет переходное ослабление С=5.3 дБ и частотный декремент затухания 0.13 дБ/% Δf, а определенная резонансная частота направленного ответвителя fрез=f0+15.5%f0, при этом смещенная в сторону верхних частот резонансная частота fрез=f0+26.4%f0, переходное ослабление на частоте f0 при смещении fрез не изменилось: С=5.3 дБ, а частотный декремент затухания уменьшился на f0 в 2.2 раза (в диапазоне частот уменьшение 
составляет 1.5÷3.5 раза).
Возможность реализации предложенного технического решения определяется тем, что:
1. Смещение резонансной частоты fрез в сторону высоких частот без изменения C(f0) позволяет освободить, не жертвуя величиной связи, расширенный диапазон частот НО от резонансных пиков, в зоне расположения которых существуют высшие типы волн с относительно высокой амплитудой, которые отбирают у волны Н10 большую часть энергии и искажают C(f) НО в диапазоне частот;
2. Уменьшение частотного декремента затухания обеспечивает стабилизацию переходного ослабления НО на уровне C(f0) в широком диапазоне частот.
Таким образом, за счет воздействия перечисленных факторов, являющихся определяющими в заданном способе, предложенное техническое решение обеспечивает стабильное переходное ослабление в широком диапазоне частот.
Способ изменения характеристик направленного ответвителя, основанный на передаче части СВЧ-сигнала из основного во вторичный волновод через щели связи, расположенные на общей широкой стенке основного и вторичного волноводов, и уменьшении частотного декремента затухания, при этом направленный ответвитель на средней частоте рабочего диапазона f0 имеет известное переходное ослабление и известный частотный декремент затухания, отличающийся тем, что определяют резонансную частоту направленного ответвителя и смещают ее в сторону верхних частот при минимальном изменении переходного ослабления и одновременном уменьшении частотного декремента затухания.
