Сверхширокополосный полосковый разделитель мощности
ULTRA-WIDEBAND STRIPLINE POWER DIVIDER

Область применений
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в радиолокации, радионавигации, связи, антенно-фидерных и измерительных системах для разделения мощности СВЧ сигнала.
Уровень техники
Известен делитель мощности (патент RU № 2492559 опубл. 29.11.2011), который состоит из корпуса треугольной формы со скруглёнными углами, трех коаксиальных фланцевых соединителей, разнесенных относительно друг друга на 120°, две крышки, образующие внутри корпуса проходную камеру, в которой подвешена диэлектрическая пластина, с нанесённой на ней топологическим рисунком резистивного делителя мощности на основе треугольной схемы, к пластине через коаксиально-микрополосковые переходы подключены центральные проводники коаксиальных каналов.
Ближайшим аналогом является делитель мощности (патент RU № 2412507 опубл. 01.02.2011), представляющий собой прямоугольный корпус, в торцах которого закреплены три коаксиальных фланцевых соединителя, два из которых (выходы) расположены соосно на противоположных торцах корпуса, а третий (вход) перпендикулярно оси выходов. Внутри корпуса имеется проходная камера, сверху и снизу ограниченная крышками; в полости имеется диэлектрическая пластина с нанесённой на ней топологическим рисунком, содержащем два резистора, к пластине через коаксиально-микрополосковые переходы подключены центральные проводники коаксиальных каналов.
Недостатками устройств являются относительно низкий диапазон рабочих частот и высокий уровень возвратных и проходных потерь.
Сущность изобретения
Техническим результатом предложенного решения является расширение диапазона рабочих частот в сторону СВЧ.
Технический результат достигается тем, что в сверхширокополосном полосковом разделителе мощности, содержащем корпус с одним входным и двумя выходными коаксиальными соединителями, закрепленные на трех внешних боковых поверхностях корпуса, в котором образована проходная камера с подвешенной в ней диэлектрической пластиной с нанесённым на ней топологическим рисунком, и выполнены ступенчатые цилиндрические отверстия, два из которых расположены соосно, а третий перпендикулярно им, согласно предложенному решению, корпус образован соединенными винтами основанием и крышкой, на сопрягающихся поверхностях основания и крышки выполнены три ступенчато-изменяющихся углубления полуцилиндрической формы, образующие ступенчатые цилиндрические отверстия, и углубления в форме прямоугольных параллелепипедов с двумя скругленными углами, образующие проходную камеру, на обеих сторонах диэлектрической пластины нанесен топологический рисунок, содержащий входную и две выходные подводящие линии, причем между каждой парой входной-выходной подводящих линий подключены резисторы, а выходные подводящие линии выполнены со скосами-трансформаторами, при этом диэлектрическая пластина закреплена в пазах, прорезанных в плоских торцах штырьков, запрессованных в малые диэлектрические опоры, а скругленные торцы штырьков соединены с цанговыми гнездами первых отрезков центральных проводников, соединенных при помощи резьбы со вторыми отрезками центральных проводников, запрессованных в большие диэлектрические опоры, запрессованные в кольца, которые зажаты между втулками и фланцевыми втулками, в основании и крышке выполнены сквозные резьбовые отверстия для настроечных винтов.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 изображен внешний вид сверхширокополосного полоскового разделителя мощности, на фиг. 2 показан вид сбоку, на фиг. 3 представлено продольное сечение устройства А-А, на фиг. 4 показан вид В, на фиг. 5 представлено продольное сечение устройства Б-Б. На фиг. 6 показан топологический рисунок на диэлектрической пластине.
Осуществление изобретения
На фиг.1 – 5 обозначено:
1 – основание;
2 – крышка;
3 – настроечный винт;
4 – винт;
5 – проходная камера;
6 – цилиндрическое отверстие;
7 – диэлектрическая пластина;
8 – штырек;
9 – малая диэлектрическая опора;
10 – цанговое гнездо;
11 – первый отрезок центрального проводника;
12 – второй отрезок центрального проводника;
13 – большая диэлектрическая опора;
14 – кольца;
15 – втулка;
16 – фланцевая втулка;
17 – винт;
18 – коаксиальный соединитель;
19 – резистор;
20 – входная подводящая линия;
21 – выходная подводящая линия;
22 – скос-трансформатора.
Сверхширокополосный полосковый разделитель мощности представляет собой корпус, состоящий из основания 1 и крышки 2, которые соединены при помощи винтов 4. Настроечные винты 3 закручены в сквозные резьбовые отверстия, выполненные в основании 1 и крышке 2 перпендикулярно их основаниям. На сопрягающихся поверхностях основания 1 и крышки 2 выполнены углубления в форме прямоугольных параллелепипедов со скругленными углами, образующие проходную камеру 5, и три ступенчато-изменяющихся углубления полуцилиндрической формы, образующие три ступенчатых цилиндрических отверстия 6, два из которых расположены соосно, а третий перпендикулярно им. В проходной камере 5 подвешена диэлектрическая пластина 7, которая закреплена при помощи пайки в пазах штырьков 8. Каждый штырек 8 запрессован в малую диэлектрическую опору 9, которая поджата по диаметру полуцилиндрическими поверхностями основания 1 и крышки 2. Часть внутренних поверхностей цилиндрических отверстий 6 выполняют функции внешних проводников коаксиальных каналов, которые начинаются с коаксиально-полосковых переходов, образованных диэлектрической пластиной 7 с нанесённым на ней с двух сторон топологическим рисунком резисторов 19, входной 20 и выходных 21 подводящих линий. Причем выходные подводящие линии 21 выполнены со скосами-трансформаторами 22, необходимые для согласования резисторов 19 с выходными подводящими линиями 21, а также для обеспечения электрической развязки между выходами на частотах выше 30 ГГц. Схематически, топологические рисунки с обеих сторон пластины, представляют собой одну входную 20 и две выходные 21 подводящие линии, причём между каждой парой входной-выходной подводящих линий подключены резисторы 19 с номинальным сопротивлением 100 Ом (фиг.6). Скругленные торцы штырьков 8 соединены с цанговыми гнездами 10 первых отрезков 11 центральных проводников, которые при помощи резьбы соединены со вторыми отрезками 12 центральных проводников. Вторые отрезки 12 центральных проводников запрессованы в большие диэлектрические опоры 13, которые в свою очередь запрессованы в кольца 14, с торцов кольца 14 зажимаются между втулками 15, частично проникающими в отверстия корпуса и упирающимися торцами в ступени цилиндрических отверстий 6, и фланцевыми втулками 16. Фланцевые втулки 16 прижимаются к корпусу винтами 17. Фланцевые втулки 16, имеющие резьбу и опорную плоскость вместе с цанговыми гнездами 10 вторых отрезков 12 центральных проводников образуют коаксиальные соединител 18 типа «розетка». Первые и вторые отрезки 11 и 12 центральных проводников образованы цилиндрическими поверхностями стержней, в которых на одном торце выполнены щеточные (цанговые) гнезда, представляющие собой глухие отверстия с перпендикулярными продольными прорезями, а на другом торце – резьбовые концевики (вторые отрезки) или глухие резьбовые отверстия (первые отрезки). Гнездовыми торцами первые отрезки 11 центральных проводников насаживаются на скруглённые торцы штырьков 8, образуя скользящее разъёмное соединение, а резьбовыми – накручиваются на резьбовые хвостовики вторых отрезков 12 центральных проводников.
Заявляемый сверхширокополосный полосковый разделитель мощности обеспечивает рабочий диапазон частот от 0 до 50 ГГц.
В таблице приведены характеристики ближайшего аналога и заявляемого сверхширокополосного полоскового разделителя мощности.
Таблица
Электрическая характеристика
Прототип(расчетные значения)
Заявляемое устройство(измеренные значения)
Диапазон рабочих частот, ГГц
0-20
0-50
КСВН входа
от 1,0 до 1,12
не более 1,3
КСВН выходов
от 1,67 до 1,97
не более 1,7
Коэффициент передачи вход-выход, дБ
не более минус 6,0не менее минус -6,8
не более минус 5,8не менее минус 6,5
Коэффициент передачи выход-выход, дБ
не более минус 10,8не более минус 12,0
не более минус 12,0не более минус 15,0
Разность амплитуд коэффициента передачи вход-выход, дБ
-
не более 0,3
Разность фазовой составляющей коэффициента передачи вход-выход, град.
-
не более 5
Предложенное решение позволяет уменьшить возвратные и проходные потери сверхширокополосного полоскового разделителя мощности. Кроме того, изобретение обеспечивает механическую развязку между диэлектрической пластиной и коаксиальными соединителями.