Мощный аттенюатор
POWERFUL ATTENUATOR

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве эквивалента нагрузки для тестирования мощных радиопередающих устройств.
Известен мощный аттенюатор [1], используемый как нагрузка, содержащий N включенных последовательно друг за другом согласованных звеньев на одинаковых подложках, установленных с одинаковым шагом на теплопроводящем основании (теплоотводе), каждое последующее звено которого имеет большее затухание, чем предыдущее, причем коэффициент передачи по мощности каждого звена задается выражением:
PM
K=(N-M)/(N-M+1),
где М - порядковый номер звена;
N - количество звеньев.
Несмотря на такие положительные качества, как повышенная надежность за счет одинакового тепловыделения в подложках, высокие технологичность изготовления и стабильность электрических параметров, данный аттенюатор имеет недостатки: отсутствие контрольного выхода (клеммы), позволяющей отключать входной сигнал при аварии, и недостаточную эффективность работы теплоотвода, не имеющего никаких особенностей, например, разделения его на несколько частей, что приведет к улучшению конвективного теплообмена. Указанные недостатки не только снижают надежность, но и ограничивают функциональные возможности аттенюатора.
Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является мощный аттенюатор [2], используемый как нагрузка, содержащий N включенных последовательно друг за другом согласованных звеньев на одинаковых подложках, установленных с одинаковым шагом на теплопроводящем основании, в котором каждое последующее звено при одинаковых потерях мощности в них имеет большее затухание, чем предыдущее, и с выходом одного из них соединена клемма, а коэффициент передачи по мощности звеньев описывается функцией
PM
(K)
P(K)
K=f(N,M,K),
(K)
где N - количество звеньев до указанной клеммы;
P(K)
K - коэффициент передачи по мощности от входной до указанной клеммы;
M - порядковый номер звена (M=1, 2, 3, …, N);
N - количество звеньев.
Обладая всеми качествами аналога [1], данное устройство имеет преимущество по сравнению с ним, а именно, наличие контрольного выхода (клеммы), позволяющего повысить надежность работы аттенюатора, а также расширить функциональные возможности в части использования его не только в качестве нагрузки, но и аттенюатора.
Вместе с тем вопрос об эффективной работе теплоотвода остается открытым, что препятствует дальнейшему повышению надежности аттенюатора в рамках аналога-прототипа и является его существенным недостатком.
Задачей настоящего изобретения является создание мощного аттенюатора-нагрузки с расширенными функциональными возможностями, обладающего повышенной надежностью за счет повышения эффективности работы теплоотвода.
o
o
o
o
Поставленная задача достигается тем, что мощный аттенюатор с волновым сопротивлением Z и поглощаемой мощностью P содержит два одинаковых функционально законченных конструктива на теплопроводящих основаниях со своими входом и выходом, соединенными соответственно с входной и выходной клеммами аттенюатора, и имеющих согласованные нагрузки, каждый из которых имеет волновое сопротивление 2Z и поглощаемую мощность P/2, причем все точки соединения резисторов первого конструктива электрически соединены соответственно с аналогичными точками второго конструктива, а между теплопроводящими основаниями отсутствует тепловой контакт.
На фигуре 1 представлена структурная схема заявленного устройства, пунктиром обозначены проводники, соединяющие между собой не показанные возможные внутренние точки соединения резисторов соответствующих звеньев, а штрихпунктирными линиями - функционально законченные конструктивы с теплопроводящими основаниями (в дальнейшем - конструктивы).
Здесь
1 - конструктивы;
2 - сопротивление нагрузки конструктива;
3 - входы конструктивов;
4 - выходы конструктивов;
5 - входная клемма аттенюатора;
6 - выходная клемма аттенюатора;
7 - резистивные согласованные звенья;
8 - клемма;
P1
P2
P3
PN
K, K, K, …, K - коэффициенты передачи по мощности звеньев.
Суть заявленного устройства рассмотрим на примере конкретного исполнения аттенюатора с Т-образными резистивными звеньями (см. фиг. 2).
1
2
o
1
2
o
o
o
o
Здесь показано параллельное соединение соответственно входов 3, выходов 4 и всех узловых точек двух одинаковых конструктивов 1, имеющих структуру аналога-прототипа. Если принять для аналога-прототипа значения резисторов последовательной цепи звена - R, резистора параллельной цепи звена - R, при которых обеспечивается значение волнового сопротивления Z, то в случае параллельного соединения двух конструктивов, указанные значения резисторов должны быть соответственно 2R и 2R, потому что только при этом заявленное устройство трансформируется в аттенюатор с волновым сопротивлением Z и поглощаемой мощностью P. Легко показать, что коэффициенты передачи Т-образных звеньев с резисторами R и 2R равны. Тогда конструктивы будут иметь волновое сопротивление 2Z, а теплоотвод может быть разделен на две части, не имеющие теплового контакта, на каждой из которых будет расположен свой конструктив с поглощаемой мощностью P/2. При этом увеличивается общая площадь теплопроводящего основания аттенюатора, что в итоге приводит к повышению эффективности его работы, а значит, и надежности заявленного устройства.
o
Учитывая, что каждый из конструктивов можно использовать в качестве самостоятельной нагрузки (для этого достаточно разделить входы и подавать на них синфазные сигналы одинаковой мощности) в трактах с волновым сопротивлением 2Z, становятся шире функциональные возможности аттенюатора. При этом габариты заявленного устройства и аналога-прототипа остаются одинаковыми.
Следует отметить, что параллельное соединение конструктивов не приводит к ухудшению частотных свойств заявленного устройства, т.к. в проводниках, соединяющих между собой соответствующие точки конструктивов, отсутствует электрический ток.
Аналогично можно показать, что приведенные рассуждения сохраняются и в случае использования в конструктивах заявленного устройства Т-образных мостовых и П-образных звеньев.
Применение данного изобретения позволит при сохранении всех положительных качеств аналогичных устройств, таких как высокая технологичность изготовления, стабильность электрических параметров, возможность унификации, получить более высокую надежность и одновременно расширить функциональные возможности мощного аттенюатора.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Пат. 2477910 РФ. Мощный аттенюатор/ Евдокимов М.А.
2. Пат. 2519506 РФ. Мощный аттенюатор/ Евдокимов М.А.