Квадратурный направленный ответвитель

Изобретение относится к области радиотехники, а более конкретно к СВЧ направленным ответвителям, и может быть использовано в широкополосных приемных, передающих и измерительных устройствах СВЧ. Техническим результатом является обеспечение более высокого коэффициента связи, устойчивости к технологическим точностям и возможность осуществления настройки квадратурного направленного ответвителя. Квадратурный направленный ответвитель выполнен на четырехслойной структуре, содержит две четвертьволновые связанные линии с боковой связью и два полоска нулевого потенциала, первый из которых размещен через диэлектрический слой над областью связи связанных линий, а второй размещен через диэлектрический слой под областью связи связанных линий. 2 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники, а более конкретно к СВЧ направленным ответвителям, и может быть использовано в широкополосных приемных, передающих и измерительных устройствах СВЧ.

Изобретение направлено на решение проблемы увеличения коэффициента связи до 3 дБ и более между прямым и ответвленным каналами квадратурного направленного ответвителя (КНО) с боковой связью, реализуемого на многослойной микрополосковой структуре, в конструкцию которого для усиления связи вводят полосок нулевого потенциала. Конструкция КНО устойчива к технологическим точностям и позволяет осуществлять подстройку коэффициента связи.

Известен КНО с боковой связью (Патент США №2007/0120620 A1), реализованный на многослойной структуре, в котором полоски нулевого потенциала размещены через диэлектрический слой над областью связи двух связанных линий.

Недостатками такого КНО являются:

- сложность конструкции;

- сильное влияние на коэффициент связи отклонения толщины диэлектрического слоя, разделяющего связанные линии и полосок нулевого потенциала от требуемого значения;

- сильное влияние на коэффициент связи ширины зазора между двумя связанными линиями.

Известен трехполосковый КНО (F.Masot, F.Medina. Analysis and Experimental Validation of a Type of Three-Microstrip Directional Coupler. IEEE Transactions on microwave theory and techniques, vol.42, No.9, September 1994, p.1624-1631) с боковой связью, реализованный на трехслойной структуре, в котором полосок нулевого потенциала размещен через диэлектрический слой под областью связи двух связанных линий.

Недостатками такого КНО являются сильное влияние на коэффициент связи отклонения толщины диэлектрического слоя, разделяющего связанные линии и полосок нулевого потенциала от требуемого значения, а также отсутствие возможности изменения параметров полоска нулевого потенциала для настройки КНО.

Известен также КНО (М.D.Prouty, S.Е.Schwarz. Hybrid Couplers in Bilevel Microstrip. IEEE Transactions on microwave theory and techniques, vol.41, No.11, November 1993, p.1939-1944) с боковой связью, реализованный на трехслойной структуре, принятый за прототип, в котором полосок нулевого потенциала размещен через диэлектрический слой над областью связи двух связанных линий.

Такой КНО является более устойчивым к технологическим точностям, но на коэффициент связи существенно оказывают влияние отклонения толщины диэлектрического слоя, разделяющего связанные линии и полосок нулевого потенциала от требуемого значения.

Целью изобретения является реализация КНО с полосками нулевого потенциала на многослойной структуре, конструкция которого обеспечивает более высокий коэффициент связи, устойчива к технологическим точностям и позволяет осуществлять настройку КНО.

Для достижения указанной цели предлагается квадратурный направленный ответвитель на четвертьволновых связанных линиях с боковой связью, содержащий полосок нулевого потенциала, который размещен через диэлектрический слой над областью связи связанных линий.

Согласно изобретению он выполнен на четырехслойной структуре и содержит второй полосок нулевого потенциала, который размещен через диэлектрический слой под областью связи связанных линий.

Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого КНО из литературы неизвестны, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.

На фиг.1 представлена структура слоев КНО, на фиг.2 - расчетные характеристики КНО.

КНО на фиг.1 содержит четвертьволновые связанные линии 1 и 2 с боковой связью, размещенные на внутреннем слое 3. Ширина полосков связанных линий w1, s - ширина зазора между ними. Первый четвертьволновый полосок нулевого потенциала 4 шириной w2 расположен через диэлектрический слой h1 на верхнем слое 5 над областью связи связанных линий. Второй четвертьволновый полосок нулевого потенциала 6 шириной w3 расположен через диэлектрический слой h2 на внутреннем слое 7 под областью связи связанных линий. Обратная сторона структуры 8 - сплошная металлизация (заземляющая пластина). Толщина диэлектрического слоя между вторым полоском нулевого потенциала 6 и заземляющей пластиной 8 равна h3.

S параметры для рассчитанной конструкции КНО представлены на фиг.2, где S11 - коэффициент отражения, S12 - переходное ослабление, S13 -, S14 - рабочее затухание.

Отличительной особенностью работы заявляемого КНО от известных КНО на связанных линиях с полосками нулевого потенциала является обеспечение более высокого коэффициента связи. Коэффициент связи между двумя связанными линиями kL с боковой связью увеличивается на величину Δk, которая складывается из суммы двух дополнительных коэффициентов связи

Δk=k1+k2,

где k1 - коэффициент связи, который обусловлен введением первого полоска нулевого потенциала, расположенного на верхнем слое,

k2 - коэффициент связи, который обусловлен введением второго полоска нулевого потенциала, расположенного на внутреннем слое.

Для ранее известных конструкций КНО на связанных линиях с полосками нулевого потенциала Δk=k1 или Δk=k2 в зависимости от того над или под областью связи размещается полосок нулевого потенциала. Для заявляемого КНО, в результате, суммарный коэффициент связи k=kL+Δk=kL+k1+k2, больше на величину k1 или k2, чем коэффициенты связи в известных конструкциях КНО.

Произведен теоретический расчет конструкции квадратурного направленного ответвителя для технологии низкотемпературной совместно обжигаемой керамики (Low Temperature Co-fire Ceramic, LTCC), предназначенной для работы в L-диапазоне длин волн с перекрытием по частоте 2.26:1. Отклонение сдвига фаз от требуемого составило не более ±2°, коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН) входов/выходов не более 1.18. Ослабление сигнала в каждом из каналов - не более 0.2 дБ, неидентичность коэффициента передачи - ±0.5 дБ.

Квадратурный направленный ответвитель на четвертьволновых связанных линиях с боковой связью, содержащий полосок нулевого потенциала, который размещен через диэлектрический слой над областью связи связанных линий, отличающийся тем, что он выполнен на четырехслойной структуре и содержит второй полосок нулевого потенциала, который размещен через диэлектрический слой под областью связи связанных линий.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам сверхвысокочастотной (СВЧ) техники и может найти применение в области радиолокации, радионавигации, связи, антенно-фидерных системах и радиоизмерительной технике для направленного ответвления части мощности из СВЧ-тракта.

Изобретение относится к радиотехнической промышленности и может использоваться в волноводной СВЧ антенной технике в составе фазированных антенных решеток. .

Изобретение относится к устройствам связи источника сигнала с нагрузками. .

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиолокации, радионавигации, связи, антенных системах и радиоизмерениях как самостоятельное устройство, а также в качестве функционального узла для построения делителей мощности, смесителей, модуляторов, дискриминаторов, сумматоров мощности, диаграммообразующих элементов.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано в радиоэлектронных приемо-передающих трактах. .

Изобретение относится к области радиотехники, а более конкретно, к СВЧ направленным ответвителям и может быть использовано в широкополосных приемных, передающих и измерительных устройствах СВЧ.

Изобретение относится к элементам радиоэлектронных устройств, в частности к коаксиальным линиям передачи широкополосных сигналов, и предназначено для контроля мощности СВЧ-генераторов.

Изобретение относится к области радиотехники сверхвысоких частот и может быть использовано, например, для направленного ответвления части мощности в трактах радиолокационных, телевизионных и связных устройств.

Изобретение относится к устройствам связи источника сигнала с нагрузками

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиолокации, радионавигации, связи, антенных системах и радиоизмерениях как самостоятельное устройство. Техническим результатом является увеличение рабочей полосы частот при одновременном уменьшении габаритных размеров. Миниатюрный широкополосный квадратурный направленный ответвитель на элементах с сосредоточенными параметрами состоит из двух пар индуктивно связанных катушек, соединенных последовательно, и конденсаторов, при этом индуктивно связанные катушки выполнены в виде плоских прямоугольных спиральных проводников, расположенных парами друг под другом в слоях многослойной керамической платы на определенном расстоянии друг от друга для обеспечения требуемого коэффициента индуктивной связи, введены дополнительные конденсаторы, включенные между выводами пар катушек и между выводами пар катушек и землей. 7 ил.

Широкополосный фазовращатель на π/2 относится к области радиотехники. Достигаемый технический результат - обеспечение постоянного фазового сдвига опорного напряжения в широкой полосе промежуточных частот и повышение широкополостности. Фазовращатель содержит два идентичных отрезка коаксиальной линии 2, 4, резистор 3, цепочку из параллельно соединенных конденсатора 5 и резистора 6, источник опорного напряжения 7, конденсатор 1 . 5 ил.

Использование: для радиолокации, радионавигации, связи, а также в антенных системах и радиоизмерениях. Сущность изобретения заключается в том, что направленный ответвитель, выполненный на диэлектрической подложке с нанесенной топологией направленного ответвителя, состоит из четырех отрезков подводящих полосковых линий и области связанных однородных полосковых линий, при этом в область связанных однородных полосковых линий введены два одинаковых участка дополнительных связанных полосковых линий, расположенных по краям области связанных однородных полосковых линий симметрично относительно ее центра, при этом суммарная длина области связанных полосковых линий L=(0.2÷0.3)λсв, где λсв - длина волны области связанных полосковых линий на центральной частоте. Технический результат: обеспечение возможности конструктивного упрощения при одновременном улучшении его технических характеристик. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот. Заявленный транснаправленный ответвитель на связанных линиях содержит горизонтальную диэлектрическую подложку с четырьмя подводящими микрополосковыми линиями, на которую устанавливается вертикальная диэлектрическая плата с нанесенной с двух противоположных сторон металлизацией, образующей связанные линии с лицевой связью, подключенные к подводящим линиям; в горизонтальной диэлектрической подложке выполняется несквозное окно, проникающее до заземленного основания, при этом геометрические размеры окна и вертикальной платы задаются такими, чтобы обеспечить необходимую электромагнитную связь между связанными линиями, а также согласование с подводящими линиями, при этом величина диэлектрической проницаемости материала вертикальной платы выбирается достаточно большой с тем, чтобы достичь отношения эффективных диэлектрических проницаемостей связанных линий при противофазном и синфазном возбуждениях, равного 9:1. Техническим результатом является упрощение схемы и конструкции ответвителя, улучшение повторяемости частотных характеристик. 7 ил.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано при проектировании фазированных антенных решеток, в частности, направленных ответвителей (НО). Реализуют емкостную связь путем включения в определенных местах дополнительных емкостей между связанными микрополосковыми линиями передачи, которые располагаются на заземленной диэлектрической подложке. Вычисляют оптимальные характеристики НО с емкостями с помощью матриц рассеяния при варьировании геометрии микрополосковых линий - введен следующий порядок действий: на первом этапе производят схемотехническое моделирование, где вначале задают в программном пакете значения частотного диапазона и параметры диэлектрической подложки (диэлектрическую проницаемость, толщину подложки без учета потерь как в подложке, так и в проводниках), затем выбирают конфигурацию НО, включающую в себя связанные микрополосковые линии с емкостными элементами, задают значения ширины, длины, расстояния между линиями, количество емкостных элементов (микрополосковых шлейфов и емкостных элементов связи) и их параметры, задают выходные данные устройства: минимальный (близкий к единице) коэффициент стоячей волны (КСВ), переходное ослабление, развязку, проводят параметрическую оптимизацию. По итогам схемотехнического моделирования получают топологическую модель НО с емкостными элементами в виде микрополосковых шлейфов и емкостных элементов связи, затем на втором этапе, используя результаты схемотехнического моделирования, осуществляют электродинамическое моделирование, где путем небольших эмпирических вариаций геометрических параметров получают окончательный вариант топологии микрополоскового НО. Технический результат заключается в повышении направленности направленного ответвителя в широком диапазоне его переходных ослаблений при улучшении технологичности изготовления. 8 ил.

Изобретение относится к СВЧ радиотехнике. Делитель мощности содержит четыре направленных ответвителя на связанных линиях. Смежные направленные ответвители расположены перпендикулярно один к другому, так что проводники связанных линий данных направленных ответвителей образуют стороны двух квадратов, первый из которых расположен внутри второго. Направленные ответвители на связанных линиях выполнены трёхдецибельными. Проводники связанных линий каждого направленного ответвителя скрещены так, что их концы расположены на сторонах первого и второго квадратов. Концы проводников, расположенных на смежных сторонах внутреннего квадрата, соединены между собой. Концы проводников, расположенных на противолежащих сторонах второго квадрата, являются входами и выходами соответственно. Делитель может быть выполнен по схеме 4x4 либо по схемам 3x4, 3х3, 4x2. При этом делитель выполнен таким образом, что мощность сигналов на концах проводников связанных линий составляет одну четвертую от входной мощности. Технический результат – повышение эффективности распределения мощности в согласованную нагрузку. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области техники СВЧ диапазона и может быть использовано для направленного отбора мощности из основного канала во вторичный, а также в составе измерителей комплексных коэффициентов передачи и отражения (векторных анализаторах цепей) для разделения падающих и отраженных волн. Направленный мост выполнен на печатной плате. На печатной плате расположены резисторы и симметрирующий трансформатор. Печатная плата выполнена из трех слоев СВЧ диэлектрика, при этом верхний и нижний слои выполнены из материала Rogers RO4350, средний слой выполнен из материала RO4450. Топология внутреннего и нижнего слоев является прямоугольным полигоном, соединенным с корпусом при помощи сквозных переходных отверстий. На внутреннем слое выполнен центральный проводник коаксиальной линии передачи, соединенный с микрополосковой линией передачи на верхнем слое с помощью глухого переходного отверстия. Техническим результатом является упрощение и удешевление изготовления направленного моста, расширение диапазона рабочих частот, а также уменьшение габаритов и массы. 4 ил.

Использование: для создания частотно-избирательного ответвителя мощности. Сущность изобретения заключается в том, что направленный ответвитель на магнитостатических волнах содержит размещенную на подложке из галлий-гадолиниевого граната микроволноводную структуру из пленки железо-иттриевого граната (ЖИГ), антенны для возбуждения магнитостатических волн, дополнительно введен слой пьезоэлектрического материала, снабженный металлическими электродами для подачи электрического напряжения, размещенный на поверхности микроволноводной структуры с возможностью пьезомагнитного взаимодействия, при этом микроволноводная структура образована тремя параллельными микроволноводами равной ширины, каждый из которых имеет прямоугольную форму и установлен с зазором друг относительно друга с обеспечением режима многомодовой связи, а антенны расположены на концах микроволноводов таким образом, что входная антенна размещена на одном конце срединного волновода, одна выходная антенна размещена на противоположном конце срединного волновода, а две других - на смежных с ним концах периферийных волноводов. Технический результат: создание трехканального микроволнового ответвителя мощности СВЧ сигнала с управлением частотным диапазоном ответвления и шириной полосы частот. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а более конкретно к СВЧ направленным ответвителям, и может быть использовано в широкополосных приемных, передающих и измерительных устройствах СВЧ

Наверх