Миниатюрный широкополосный квадратурный направленный ответвитель на элементах с сосредоточенными параметрами



Миниатюрный широкополосный квадратурный направленный ответвитель на элементах с сосредоточенными параметрами
Миниатюрный широкополосный квадратурный направленный ответвитель на элементах с сосредоточенными параметрами
Миниатюрный широкополосный квадратурный направленный ответвитель на элементах с сосредоточенными параметрами
Миниатюрный широкополосный квадратурный направленный ответвитель на элементах с сосредоточенными параметрами
Миниатюрный широкополосный квадратурный направленный ответвитель на элементах с сосредоточенными параметрами
Миниатюрный широкополосный квадратурный направленный ответвитель на элементах с сосредоточенными параметрами
Миниатюрный широкополосный квадратурный направленный ответвитель на элементах с сосредоточенными параметрами

 


Владельцы патента RU 2494502:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") (RU)

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.

 

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, фазовращателей, смесителей, модуляторов, дискриминаторов, сумматоров мощности, диаграммообразующих элементов.

Известен широкополосный квадратурный направленный ответвитель на линиях передачи с распределенной электромагнитной связью, представляющий собой четвертьволновый на центральной частоте отрезок экранированной двухпроводной линии передачи («Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний.» Под ред. З.И. Моделя. Изд. "Советское радио", М. 1980. с.12, рис.1.11, с.82-85, рис. 6.1). Подобный квадратурный направленный ответвитель обеспечивает равное деление мощности и согласование при сильной связи между проводниками двухпроводной линии, которая достигается за счет, близкого расположения проводников. Недостатками являются: малый зазор между протяженными проводниками, усложняющий конструкцию и технологию изготовления и снижающий электрическую прочность устройства, а также сравнительно большой габаритный размер ответвителя для диапазона метровых волн.

Известен квадратурный направленный ответвитель, выполненный в виде двух одинаковых отрезков линии передачи, например коаксиального кабеля, длиной в 1/8 длины волны в линии и содержащий две сосредоточенные емкости связи, которые включены на концах отрезков между потенциальными проводниками линий («Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний.» Под ред. З.И. Моделя. Изд. "Советское радио", М. 1980. С.86-87, рис.6.6). Недостатками являются узкая полоса рабочих частот и большой габаритный размер.

Известен квадратурный направленный ответвитель на элементах с сосредоточенными параметрами, представляющий собой симметричный восьмиполюсник, состоящий из фильтров верхних частот ("Широкополосные устройства СВЧ на элементах с сосредоточенными параметрами" Карпов В.М., Малышев В.А., Перевощиков И.В. - М.: "Радио и связь", 1984. с.67-72, рис.5.5). При широкой полосе рабочих частот данный ответвитель содержит большое количество элементов, а следовательно, имеет большие габаритные размеры, низкую надежность и повторяемость при серийном производстве, высокую стоимость, сложен в изготовлении и настройке. Данный ответвитель взят в качестве прототипа изобретения.

Целью изобретения является уменьшение габаритных размеров, создание технологичной конструкции ответвителя, предполагающей возможность ее интегрирования в топологию интегральных схем радиотехнических устройств, при сохранении широкой полосы рабочих частот и уменьшении количества элементов.

Для достижения указанной цели предлагается миниатюрный широкополосный квадратурный направленный ответвитель на элементах с сосредоточенными параметрами, состоящий из двух пар индуктивно связанных катушек, соединенных последовательно, и конденсаторов. Согласно изобретению 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, конденсаторы включены между выводами пар катушек и между выводами пар катушек и землей для обеспечения большей ширины рабочей полосы частот за счет приближения схемы ответвителя к эквивалентной схеме четвертьволнового отрезка связанных линий передач.

Принципиальная электрическая схема ответвителя представлена на Фиг.1. Схемы эквивалентных четырехполюсников, на которые можно разложить схему ответвителя в режиме синфазного и противофазного возбуждения, показаны на Фиг.2. а) и б). Вид конструкции показан на Фиг.3, Фиг.4. На Фиг.5 показаны графики частотных зависимостей коэффициента стоячей волны по напряжению входов ответвителя. На Фиг.6. изображены графики частотных зависимостей рабочего затухания и переходного ослабления ответвителя, выраженные в децибелах. На Фиг.7. изображен график частотной зависимости отклонения разности фаз между связанным и основным входами ответвителя от 90 градусов.

Предлагаемая конструкция содержит две пары индуктивно связанных и включенных последовательно катушек (L1, L2 и L3, L4 на фиг.1.) в виде плоских прямоугольных спиралей (1 на фиг.3, фиг.4.), расположенных друг под другом в слоях многослойной керамической платы на определенном расстоянии друг от друга, обеспечивая одновременное выполнение требований малых размеров и сильной связи между катушками, пяти конденсаторов, три из которых (С1, С3 на фиг.1.) подключены между выводами связанных катушек, два (С2 на фиг.1.) - между выводами связанных катушек и землей. Конденсаторы подключаются к контактным площадкам (2 на фиг.3, фиг.4.) и верхнему металлизированному слою платы (на фигурах не показан). Выводы катушек посредством линий (3 на фиг.3, фиг.4.), согласующих устройств (4 на фиг.3, фиг.4.) подключаются к контактным площадкам (5 на фиг.3, фиг.4.), которые являются входами ответвителя.

Анализ работы устройства можно провести методом четного и нечетного возбуждения. При четном возбуждении сигналы на входах 1 и 2, 3 и 4 (фиг.1.) имеют одинаковую фазу. В плоскости симметрии электрической схемы ответвителя имеет место холостой ход. Эквивалентная электрическая схема ответвителя в этом режиме показана на Фиг.2 а), где К -коэффициент связи между индуктивностями.

При нечетном возбуждении сигналы на входах 1 и 2, 3 и 4 (фиг.1.) находятся в противофазе. В плоскости симметрии электрической схемы ответвителя имеет место короткое замыкание. Эквивалентная электрическая схема ответвителя в этом режиме показана на Фиг.2 б). Можно увидеть, что как в случае четного, так и в случае нечетного возбуждения электрические схемы являются сосредоточенными аналогами отрезков длинных линий. Численные значения параметров элементов подбираются, исходя из требований равенства фазового сдвига в широкой полосе частот и необходимого соотношения между характеристическими сопротивлениями данных отрезков.

Таким образом, предлагаемая схема замещает четвертьволновый отрезок электромагнитно связанных линий передачи по своим электрическим характеристикам, при этом конструкция имеет малые габаритные размеры и обеспечивает в полосе частот с перекрытием 2:1 следующие значения электрических характеристик:

коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН) входов ответвителя не более 1,15;

амплитудный разбаланс между основным и связанным каналами ответвителя не превышает 0,7 дБ;

разность фаз между основным и связанным каналами отличается от 90° не более чем на 3°.

Изобретение может быть осуществлено путем изготовления многослойной керамической платы по технологии низкотемпературной совместно спекаемой керамики, либо иной технологии изготовления многослойных плат из диэлектрика с металлизацией, обеспечивающей требуемые точности выполнения топологических элементов и возможность подбора необходимой толщины слоев платы.

Миниатюрный широкополосный квадратурный направленный ответвитель на элементах с сосредоточенными параметрами, состоящий из двух пар индуктивно связанных катушек, соединенных последовательно, и конденсаторов, отличающийся тем, что 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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам связи источника сигнала с нагрузками. .

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 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.

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.
Наверх