Малогабаритный направленный ответвитель

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередающих системах KB диапазона. Заявленный направленный ответвитель содержит корпус, а также первичную и вторичную линии, состоящие из проводников, образующих область электромагнитной связи, причем дополнительно введен металлический экран, закрепляемый винтами на коротких боковых сторонах корпуса, двухсторонняя печатная плата с реализованной на ней схемой амплитудно-частотной корректора, закрепленная винтами параллельно верхней и нижней крышкам корпуса, а также диэлектрические вставки, проводники первичной и вторичной линии выполнены с одной стороны двухсторонней печатной платы в виде отрезков круглой металлической проволоки, диаметр проводника первичной линии в 4-5 раз больше диаметра проводника вторичной линии, причем первичная линия выполнена соединенной непосредственно с центральными жилами соединителей, расположенных на коротких боковых стенках корпуса методом пайки, а проводники вторичной линии через сквозные отверстия в двухсторонней печатной плате выполнены выведенными на ее обратную сторону и методом пайки соединенными с токонесущими проводниками печатной платы, при этом одно плечо каждого проводника вторичной линии выполнено соединенным через нагрузку 50 Ом с экранным проводником на печатной плате и корпусом, а другое - с входом схемы амплитудно-частотного корректора. Технический результат заключается в обеспечении возможности использования направленного ответвителя в системах с большей проходящей мощностью. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередающих системах KB диапазона.

Известен направленный ответвитель НО с повышенной направленностью [1]. Полезная модель содержит первую и связанную с ней электромагнитной связью вторую полосковую линию, нагрузочный резистор, резистивную цепь, трансформирующий отрезок полосковой линии, контактную площадку, заземленную через металлизированное отверстие. В данный прототип введены первый и второй фазирующий отрезки, подключенные к обоим портам второй полосковой линии и резистивная цепь, через которую фазирующие отрезки соединены между собой. К точке соединения резистивной цепи и второго фазирующего отрезка подключен трансформирующий отрезок полосковой линии, нагрузочный резистор включен между точкой соединения первого фазирующего отрезка с резистивной цепью и контактной площадкой, заземленной через металлизированное отверстие. Длина области связи полосковых линий составляет λ/10, а длины первого фазирующего отрезка и второго фазирующего отрезка составляют соответственно λ/10 и А/12, где λ - длина волны, соответствующая средней частоте диапазона рабочих частот, в среде, в которой происходит распространение.

Известен противонаправленный ответвитель диапазона до 20 ГГц [2]. Данный ответвитель реализован на плавных нерегулярных связанных полосковых линиях, расположенных на противоположных сторонах подложки и смещенных в разные стороны относительно продольной оси структуры. На концах области связи полосковые линии имеют повороты на 90°, которые представляют собой неоднородности. Повороты выполнены с внешними скосами.

Для улучшения согласования дополнительно введены согласующие проводящие элементы в виде клинообразных пятиугольников, лежащих в плоскостях соответствующих линий передач в области сильной связи и замкнутые посредством перемычек на корпус. Длина области с двумя расходящимися полосковыми линиями - не менее λ/8 на верхней частоте диапазона.

С целью расширения рабочего диапазона и улучшения частотных характеристик НО согласующие клинообразные пятиугольные элементы в топологии платы выполнены из резистивного материала с удельным поверхностным сопротивлением 33-75 Ом, что позволяет значительно расширить диапазон рабочих частот, сохранить хорошее согласование входных и выходных портов, равномерность коэффициентов ослабления в первичной линии и переходного ослабления, подавление на высоких частотах волн высших типов.

Известен также НО, используемый для беспроводного оборудования, описанный в патентном документе [3]. Указанное техническое решение включает в себя два фильтра нижних частот и фильтр верхних частот. Фильтры нижних частот содержат конденсаторы и катушки, подключенные между внешними электродами клеммами и первичной линией. Фильтр верхних частот, содержащий конденсатор, подключен параллельно к первичной линии и катушкам между внешними электродами клеммами. Частотные фильтры используются для коррекции амплитудно-частотной характеристики НО в заданных частотных диапазонах. НО реализован в виде печатных проводников, нанесенных на внутренние слои многослойной платы.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является четвертьволновый микрополосковый НО улучшенной направленности [4]. Прототип содержит диэлектрическую подложку, имеющую проводящее покрытие на одной стороне и основной токонесущий проводник на другой стороне, образующий первичную линию и равный одной четверти длины волны, и U-образный проводник с двумя портами, основание которого равно четверти длины волны; дискретно регулируемый конденсатор, подключенный между U-образным проводником и основным токонесущим проводником. Возможна реализация НО с двумя вторичными линиями. Изобретение легко регулируется, охватывает широкий диапазон частот, имеет большую пропускную способность и простую конструкцию.

Все вышеперечисленные технические решения имеют общий недостаток, заключающийся в их реализации в виде печатных проводников на диэлектрической подложке, вследствие чего имеют малую проходящую мощность.

Задача изобретения состоит в разработке НО KB диапазона со слабой связью и высоким уровнем проходящей мощности.

Поставленная задача достигается тем, что в направленном ответвителе, содержащем корпус, а также первичную и вторичную линии, состоящие из проводников и образующие область электромагнитной связи, согласно изобретению дополнительно введен металлический экран, закрепляемый винтами на коротких боковых сторонах корпуса, двухсторонняя печатная плата с реализованной на ней схемой амплитудно-частотного корректора, закрепленная винтами параллельно верхней и нижней крышкам корпуса, а также диэлектрические вставки, проводники первичной и вторичной линии выполнены с одной стороны двухсторонней печатной платы в виде отрезков круглой металлической проволоки, диаметр проводника первичной линии в 4-5 раз больше диаметра проводника вторичной линии, причем первичная линия выполнена соединенной непосредственно с центральными жилами соединителей, расположенных на коротких боковых стенках корпуса методом пайки, а проводники вторичной линии через сквозные отверстия в двухсторонней печатной плате выполнены выведенными на ее обратную сторону и с помощью пайки соединенными с токонесущими проводниками печатной платы, при этом одно плечо каждого проводника вторичной линии выполнено соединенным через нагрузку 50 Ом с экранным проводником на печатной плате и корпусом, а другое - с входом схемы амплитудно-частотного корректора. В направленном ответвителе металлический экран выполнен фрезерованным П-образной формы или гнутым И-образной формы, под экраном расположены одна или несколько диэлектрических вставок. В направленном ответвителе область электромагнитной связи, реализованная на элементах с распределенными параметрами, имеет длину равную λ/15.

Достигаемым техническим результатом является возможность использования в системах с большей проходящей мощностью. Экспериментально проведена проверка работоспособности конструкции при уровне проходящей мощности 5 кВт.

На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого направленного ответвителя, содержащая первичную линию 1, вторичную линию 2, металлический экран 3, диэлектрические вставки 4, металлический корпус 5, крышки 6, схема амплитудно-частотного корректора, реализованная на двухслойной печатной плате 7. На фиг. 2 представлена структурная схема направленного ответвителя. На фиг. 3 - схема амплитудно-частотного корректора, представленного в виде Т-образного перекрытого четырехполюсника. На фиг. 4 - использованная в предлагаемом техническом решении электрическая схема амплитудно-частотного корректора.

Длина области электромагнитной связи конструкции на основе элементов с распределенными параметрами определяется диапазоном рабочих частот НО, в котором его амплитудно-частотная характеристика АЧХ должна иметь минимальную неравномерность. В классическом случае длина области связи должна быть равна λ/4, в настоящей конструкции используется укороченная область электромагнитной связи, длина которой составляет λ/15.

Для увеличения развязки между выходами первичной 1 и вторичной линии 2 область электромагнитной связи закрывается экраном 3, также в область связи между проводниками первичной и вторичной линии вводятся диэлектрические вставки 4, как показано на фиг. 1. Размеры, форма и свойства материала диэлектрической вставки оказывают влияние на уровень развязки между выходами первичной и вторичной линии и, как следствие, на величину направленности ответвителя. В качестве материала диэлектрических вставок 4 может использоваться фторопласт. С точки зрения защиты конструкции НО от механических внешних воздействующих факторов диэлектрическая вставка дополнительно фиксирует проводники, образующие область электромагнитной связи. В конструкции может быть использована одна или несколько вставок. Место расположения и количество вставок определяется экспериментально на этапе настройки.

Первичная линия 1 выполняется большего в 4-5 раз диаметра, чем вторичная 2. Длины, материалы линий одинаковые.

Конструкция НО реализована в металлическом корпусе 5, имеющем габариты 130×80×60 мм и закрывающемся сверху и снизу металлическими крышками 6, каждая из которых фиксируется к корпусу 5 в четырех местах винтами.

Вход и выходы НО согласованы на волновое сопротивление 50 Ом. Подключение к корпусу 5 НО осуществляется при помощи радиочастотных коаксиальных соединителей. Материал деталей корпуса 5 и крышек 6 - сплав алюминия Д16. Покрытие деталей корпуса 5 и крышек 6 - Хим. Окс. э.

Для обеспечения минимальной неравномерности АЧХ НО использована цепь амплитудно-частотной коррекции. Схема коррекции реализована на двухслойной печатной плате 7.

Один из возможных вариантов крепления платы 7 к корпусу 5 - четырьмя стойками, на которых затем винтами фиксируется одна из крышек 6, вторая крышка 6 фиксируется также винтами в четырех местах непосредственно к корпусу 5. Экран 3, закрывающий область связи, образованную проводниками первичной 1 и вторичной 2 линии, крепится к плате 7 в шести местах винтами, по три точки крепления с каждой длинной стороны экрана 3. Экран 3 полностью закрывает первичную 1 и вторичную 2 линии и фиксируется на коротких сторонах корпуса 5 в местах крепления соединителей восемью винтами.

Соединители первичной 1 и вторичной 2 линии крепятся к корпусу четырьмя винтами каждый.

Первичная линия 1 соединена непосредственно с центральными жилами соединителей, расположенных на коротких стенках корпуса 5 методом пайки.

Проводники вторичной линии 2 через сквозные отверстия в плате 7 выводятся на обратную сторону, где отрезками проволоки, закрепленными методом пайки, соединяются с токонесущими проводниками печатной платы 7. При этом одно плечо каждого проводника вторичной линии 2 соединяется через нагрузку 50 Ом с экранным проводником на печатной плате 7 и корпусом 5, другое - с входом схемы амплитудно-частотного корректора, как показано на структурной схеме, представленной на фиг. 2.

НО работает следующим образом.

При возбуждении одного из плеч первичной линии 1 большая часть мощности передается в другое плечо этой линии, а оставшаяся часть - в одно из плеч вторичной линии 2. При этом во второе плечо вторичной линии, соединенное через нагрузку 50 Ом с корпусом 5, мощность не передается, и оно оказывается развязанным относительно возбуждаемого плеча первичной линии 1. Таким образом, при подаче сигнала на вход первичной линии 1 НО входная мощность распределяется в выходных плечах вторичной линии 2 с переходным затуханием - 60 дБ, при этом плечи вторичной линии 2, соединенные с корпусом 5, остаются развязанными относительно возбуждаемого плеча первичной линии 1. Уровень переходного затухания можно варьировать, изменяя взаимное расположение проводников первичной 1 и вторичной 2 линии, а также применяя диэлектрические вставки 4, выполненные из материала с диэлектрической проницаемостью, отличной от проницаемости исходного материала. Затем ответвленный сигнал, возбуждаемый во вторичной линии 2, попадает на вход схемы амплитудно-частотного корректора.

Принцип работы амплитудно-частотного корректора заключается в том, что при уменьшении затухания тракта передачи с ростом частоты цепь коррекции, имеющая затухание рассчитывается таким образом, чтобы их сумма в диапазоне спектра сигнала практически оставалась постоянной величиной.

Амплитудно-частотный корректор представляет собой схему Т-образного перекрытого четырехполюсника фиг. 3, у которого два плеча Z1 и Z2 - двухполюсники с реактивными элементами, а два остальных плеча R -резистивные. Для минимизации неравномерности АЧХ НО была использована схема амплитудно-частотного корректора, представленная на фиг. 4, в которой двухполюсник Z1 представляет собой параллельный контур, состоящий из индуктивности L2 И резистора R3, а двухполюсник Z2 - последовательный контур, состоящий из индуктивности L3 и резистора R4. Вход схемы амплитудно-частотного корректора обозначен цифрами "1" и "2", выход -цифрами "3" и "4" на фиг. 4. Емкость входных конденсаторов С1-С3 выбирается из соображений минимизации неравномерности АЧХ на частоте 1,5 МГц. Номинал резистора R6 выбирается таким образом, чтобы минимизировать уровень КСВН выхода амплитудно-частотного корректора.

Источники информации

1. Патент РФ 145537, Н01Р 5/18, 08.04.2014 г.

2. Андронов Е.В. Сверхширокополосный направленный ответвитель с резистивными согласующими элементами [текст] / Е.В. Андронов., Г.Г. Гошин, О.Ю. Морозов, А.В. Семенов, А.В. Фатеев. // Сб. трудов 20 международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» - 2010.-е. 639-640.

3. Патент Японии JP-8-237012, Н01Р 5/18, 28.11.2014 г.

4. Патент США US 4216446 А, H01P 5/18, 05.08.1980 г.

1. Направленный ответвитель, содержащий корпус, а также первичную и вторичную линии, состоящие из проводников, образующих область электромагнитной связи, отличающийся тем, что дополнительно введен металлический экран, закрепляемый винтами на коротких боковых сторонах корпуса, двухсторонняя печатная плата с реализованной на ней схемой амплитудно-частотного корректора, закрепленная винтами параллельно верхней и нижней крышкам корпуса, а также диэлектрические вставки, проводники первичной и вторичной линии выполнены с одной стороны двухсторонней печатной платы в виде отрезков круглой металлической проволоки, диаметр проводника первичной линии в 4-5 раз больше диаметра проводника вторичной линии, причем первичная линия выполнена соединенной непосредственно с центральными жилами соединителей, расположенных на коротких боковых стенках корпуса методом пайки, а проводники вторичной линии через сквозные отверстия в двухсторонней печатной плате выполнены выведенными на ее обратную сторону и методом пайки соединенными с токонесущими проводниками печатной платы, при этом одно плечо каждого проводника вторичной линии выполнено соединенным через нагрузку 50 Ом с экранным проводником на печатной плате и корпусом, а другое - с входом схемы амплитудно-частотного корректора.

2. Направленный ответвитель по п. 1, отличающийся тем, что металлический экран выполнен фрезерованным П-образной формы.

3. Направленный ответвитель по п. 1, отличающийся тем, что металлический экран выполнен гнутым Ω-образной формы.

4. Направленный ответвитель по п. 1, отличающийся тем, что используются две и более диэлектрические вставки.

5. Направленный ответвитель по п. 1, отличающийся тем, что область электромагнитной связи, реализованная на элементах с распределенными параметрами, имеет длину равную λ/15.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к антенной технике. Регулируемое фазовращающее устройство антенной решетки для передачи сигнала между общим входным портом и несколькими портами, содержащее проводниковую камеру, разветвленную сеть фидеров, диэлектрический элемент и рычаг тяги.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к фазовращателям. Сверхширокополосный коаксиальный фазовращатель содержит центральный и внешний проводники со скользящими контактами.

Изобретение относится к частотно-избирательным устройствам волноводного типа. Перестраиваемый полосно-запирающий волноводный фильтр состоит из отрезка прямоугольного волновода с фланцами, втулки, сопряженной с одной из широких сторон волновода, подстроенного поршня, сопряженного со втулкой с помощью резьбового соединения и образующего вместе с ней короткозамкнутую коаксиальную линию, имеющих постоянные заданные высоты одной длинной и двух коротких диафрагм, расположенных соответственно вдоль широкой стенки волновода с фланцами и поперек этой стенки симметрично относительно втулки, причем поперечные и продольные торцы всех диафрагм скошены под углом, коаксиальная линия и диафрагмы смещены от центра к краям широкой стенки отрезка прямоугольного волновода с фланцами из области максимальной напряженности электрического поля в область ее меньших значений, а подстроечный поршень выполнен с дополнительной согласующей частью, расположенной между резьбовой и настроечной частями, размеры которой по отношению к размерам настроечной части подобраны таким образом, чтобы осуществлялось дроссельное соединение.

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ и может быть использовано в фазированных антенных решетках для выравнивания фаз СВЧ трактов после их изготовления.

Изобретение относится к областям радиотехники и связи. Сущность заявленного устройства заключается в том, что высокочастотный векторный фазовращатель включает полифазный RC-фильтр, первый вход которого является входом фазовращателя, а второй вход заземлен, аналоговый квадратурный дифференциальный сумматор, состоящий из двух дифференциальных усилителей с переменным коэффициентом усиления в виде ячеек Гильберта и нагрузки, подключенной к шине питания, цифроаналоговый преобразователь, источник напряжений смещения, преобразователь дифференциального сигнала в небалансный, выход которого является выходом фазовращателя.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в технике СВЧ, в частности, в технике спутникового телевидения для приема волн с круговой поляризацией поля.

Изобретение относится к области антенной техники, в частности к селекторам радиоволн. Частотно-поляризационный селектор содержит первый ортомодовый преобразователь, представляющий собой крестовой разветвитель, в плечах которого установлены емкостные фильтры нижних частот.

Изобретение относится к радиотехнике. СВЧ-мультиплексор содержит устройство общего вывода СВЧ-сигнала, суммирующий резонатор, параллельно расположенные полосно-пропускающие фильтры.

Изобретение относится к СВЧ-радиотехнике, в частности к фильтрам. Микрополосковый широкополосный фильтр содержит диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую - полосковые проводники, электромагнитно связанные между собой.

Изобретение относится к интегральной оптике. Способ пространственного разделения оптических мод ортогональных поляризаций в планарной волноводной структуре, заключающийся в том, что излучение лазера вводят в четырехслойную планарную направляющую структуру, состоящую из подложки, покровной среды, волноводного высокопреломляющего магнитооптического слоя, намагниченного до насыщения в плоскости границы раздела, в направлении, поперечном распространению света, волноводного нанокомпозитного слоя с расположенным на его поверхности решеточным элементом связи для ввода излучения.

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в спутниковой связи. Разделитель ортогонально-поляризованных волн, содержащий последовательно расположенные первый поляризатор, первый уголковый изгиб, корректор эллиптичности, второй уголковый изгиб, идентичный первому, второй поляризатор и поляризационный селектор с прямым и боковым выходными плечами, причем первый и второй поляризаторы выполнены в виде отрезка круглого волновода, внутри которого размещен фазосдвигающий элемент с возможностью поворота посредством диэлектрического стержня, проходящего через отверстие, выполненное в стенке отрезка круглого волновода между первым и вторым уголковыми изгибами, при этом фазосдвигающий элемент в первом поляризаторе выполнен с дифференциальным фазовым сдвигом, равным 90°. Фазосдвигающий элемент во втором поляризаторе выполнен с дифференциальным фазовым сдвигом, равным 45°, а во втором поляризаторе под углом 45° к боковому выходному плечу поляризационного селектора установлен дополнительный фазосдвигающий элемент с дифференциальным фазовым сдвигом, равным 45°, при этом фазосдвигающие элементы во втором поляризаторе установлены либо в одной поперечной плоскости, либо разнесены вдоль его продольной оси. Технический результат - уменьшение мощности. 8 ил.

Изобретение относится к области радиолокационной техники, в частности к устройствам антенно-фидерной системы, используемым для передачи сверхвысокочастотной энергии между неподвижной частью радиолокационной станции (РЛС), например стационарными (неподвижными) передатчиками, приемниками, и вращающейся антенной системой. Технический результат изобретения заключается в увеличении количества рабочих частотных полос канала при сохранении хорошего согласования и малых потерь СВЧ-сигнала. Указанный технический результат достигается тем, что во вращающемся соединении, содержащем согласующие переходы, соединенные с отрезками концентрично установленных связанных аксиальных линий, выполненных в виде вращающихся и неподвижных цилиндров, длина которых равна четверти средней длины волны одного из рабочих диапазонов, при этом длина перекрывающихся участков цилиндров, образованных вращающимися и неподвижными цилиндрами, не кратна четверти длины волны ни одной из частот этих диапазонов. 1 ил.

Изобретение относится к сумматору для маршрутизации радиочастотных сигналов в целом и радиочастотных сигналов, передаваемых вещательной станцией, в частности. Согласно изобретению безразрывный сумматор содержит цепь (32), включающую в себя линию задержки, состоящую из линии (12, 12') передачи с постоянным импедансом и устройства (10), выполненного с возможностью изменения электрической длины указанной линии (12, 12') передачи, где указанное устройство (10) содержит металлический корпус (14) с внешней стенкой (16) и внутренней стенкой (22), образующей полость (20), при этом указанные стенки (16, 22) прерываются с образованием щели (24), указанная полость (20) и указанная щель (24) расположены вдоль по меньшей мере части длины указанного устройства (10), указанная полость (20) содержит первую часть (21) с первым поперечным сечением и вторую часть (23) со вторым поперечным сечением, превышающим первое поперечное сечение, указанная вторая часть (23) содержит диэлектрический элемент (27) с вырезом (25), соответствующим указанной щели (24), указанная первая часть (21) и указанная вторая часть (23) ориентированы в продольном направлении указанного устройства (10), а указанная линия (12, 12') передачи расположена внутри указанной первой части (21) и внутри указанной второй части (23) в указанном вырезе (25) указанного диэлектрического элемента (27), выполненного с возможностью заполнения полости (20) указанной второй части (23), и содержит перемещающее средство (11), выполненное в конструктивном единстве с указанным металлическим корпусом (14) с возможностью перемещения указанного диэлектрического элемента (27) по указанной цепи (32) в продольном направлении указанного устройства (10). Технический результат изобретения заключается в обеспечении безразрывного сумматора, содержащего устройство для реализации задержки фазы электрических сигналов, передаваемых через него, и соответствующего способа, при этом фаза сигналов и, соответственно, их мощность может изменяться без воздействия на по меньшей мере один передатчик указанных сигналов. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередающих системах KB диапазона. Заявленный направленный ответвитель содержит корпус, а также первичную и вторичную линии, состоящие из проводников, образующих область электромагнитной связи, причем дополнительно введен металлический экран, закрепляемый винтами на коротких боковых сторонах корпуса, двухсторонняя печатная плата с реализованной на ней схемой амплитудно-частотной корректора, закрепленная винтами параллельно верхней и нижней крышкам корпуса, а также диэлектрические вставки, проводники первичной и вторичной линии выполнены с одной стороны двухсторонней печатной платы в виде отрезков круглой металлической проволоки, диаметр проводника первичной линии в 4-5 раз больше диаметра проводника вторичной линии, причем первичная линия выполнена соединенной непосредственно с центральными жилами соединителей, расположенных на коротких боковых стенках корпуса методом пайки, а проводники вторичной линии через сквозные отверстия в двухсторонней печатной плате выполнены выведенными на ее обратную сторону и методом пайки соединенными с токонесущими проводниками печатной платы, при этом одно плечо каждого проводника вторичной линии выполнено соединенным через нагрузку 50 Ом с экранным проводником на печатной плате и корпусом, а другое - с входом схемы амплитудно-частотного корректора. Технический результат заключается в обеспечении возможности использования направленного ответвителя в системах с большей проходящей мощностью. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх