ВОСЬМИПОЛЮСНИК

Полезная модель относится к радиотехническим устройствам и может быть использована для амплитудно-фазового преобразования высокочастотных сигналов. В частности для запитки антенн синфазных решеток.
Известен восьмиполюсник: патент на полезную модель RU 128810 от 27.05.2013 года «Гибридное кольцо», МПК H04N 1/00 (2006/01). Восьмиполюсник состоит из коаксиального кольцевого моста имеющего четыре входа.
Также известен восьмиполюсник (прототип) в виде коаксиального кольцевого моста имеющего четыре входа, описанный в Радиотехническом справочнике, том 1, под редакцией X. Мейнке и Ф.В. Гундлах, М., 1961 г., с. 218-219, Рис. 6-72. Восьмиполюсник представляет собой кольцевую коаксиальную линию размером 1,5λ, где λ - средняя длина волны в коаксиальной линии (с учетом коэффициента укорочения).
Кольцевая линия имеет четыре входа. Расстояние между 1 и 4 точками отводов (соединителями) в кольцевой линии равно 3λ/4, а расстояние между 1 и 3; 3 и 2; 2 и 4 точками отводов (тройниками) равно λ/4. Общая длина кольцевой коаксиальной линии 1,5λ. Здесь и далее λ - длина волны в коаксиальном кабеле (с учетом коэффициента укорочения).
0
Волновое сопротивление всех отрезков кольцевой линии , где z - волновое сопротивление каждого из четырех отрезков коаксиального кабеля от тройников до высокочастотных входов (волновое сопротивление линий подключаемых к кольцевому мосту).
Недостатками данных восьмиполюсников, затрудняющих их применение в антенных устройствах наземных станций является недостаточно высокий уровень интермодуляционных искажений. Также недостаточное значение полосы частот (в частности по максимальному разбегу разности фаз сигналов на Портах 3 и 4 при подаче сигнала на Порт 1), недостаточное значение КСВН и недостаточная защита элементов восьмиполюсника от внешних воздействий (дождь, снег и.т.д.).
Задачей полезной модели является разработка конструкции восьмиполюсника с уменьшенным уровнем интермодуляционных искажений, расширением полосы частот, уменьшения КСВН и работающей на улице в условиях открытого пространства. В частности ставились цели снизить разность фаз между Портом 3 и Портом 4 при подаче сигнала на Порт 1 и уменьшить значение КСВН.
0
Для достижения необходимого технического эффекта восьмиполюсник в виде коаксиального кольца размещается в корпус из алюминиевого сплава. На корпусе устанавливаются четыре высокочастотных разъема. Гибридное кольцо изготавливается из полужесткого кабеля с волновым сопротивлением  (например - 75 Ом), отводы от тройников к высокочастотным разъемам (на Порт 1, Порт 2, Порт 3 и Порт 4) изготавливаются из полужесткого кабеля с волновым сопротивлением z (например - 50 Ом). Тройники выполнены в виде латунных колец с покрытием олово-висмут, внешние оплетки всех полужестких кабелей не касаются алюминиевого корпуса, сумматоры также не касаются алюминиевого корпуса и закрепляются на корпусе с помощью диэлектрического материала (например - герметика). Длины отводов от тройников до ВЧ разъемов Порт 2, отличается от длины отводов проводников от Порт 1, Порт 3 и Порт 4.
Кроме того, устройство имеет защитную крышку из стеклопластика, крепление крышки к корпусу производится саморезами из нержавеющей стали. Зазоры между крышкой и корпусом заполняются герметиком, в нижней торцевой части корпуса имеется отверстие для вентиляции внутреннего объема устройства.
Длины отрезков высокочастотных кабелей соответственно равны:
1 - 3/4λ,
2, 3 и 4 - 1/4λ,
5 - 3/4λ,
6 - 1/2λ,
7 и 8 - 3/4λ.
Сущность полезной модели поясняется на рисунке Фиг. 1.
На рисунках приняты следующие обозначения:
1 - отрезок высокочастотного кабеля длиной 3/4λ с волновым сопротивлением 75 Ом;
2, 3 и 4 - отрезки высокочастотного кабеля длиной 1/4λ с волновым сопротивлением 75 Ом;
5 - отрезок высокочастотного кабеля длиной 3/4λ с волновым сопротивлением 50 Ом (на Порт 1);
6 - отрезок высокочастотного кабеля длиной 1/2λ с волновым сопротивлением 50 Ом (на Порт 2);
7 и 8 - отрезки высокочастотного кабеля длиной 3/4λ с волновым сопротивлением 50 Ом (соответственно на Порт 3 и Порт 4); Как видно длины отрезков высокочастотного кабеля от тройников до высокочастотных разъемов для различных портов отличаются по длине.
9 - тройник из латуни с покрытием висмут-олово;
10 - диэлектрик (герметик);
11, 12, 13 и 14 - высокочастотные разъемы (соответственно Порт 1, Порт 2, Порт 3 и Порт 4);
15 - корпус;
16 - вентиляционное отверстие в нижней торцевой стенке корпуса;
17 - защитная крышка из стеклопластика.
Крепление отрезков кабеля коаксиального кольца и обеспечение зазора (изоляции) от внешней оплетки кабелей до корпуса с помощью диэлектрического материала (герметика) обеспечивает низкий уровень интермодуляции. Также как и использование тройников из латуни, с покрытием олово-висмут.
Выбранные (различные) длины входных кабелей 5, 6, 7 и 8 обеспечивают низкий уровень КСВН и более широкую полосу частот.
После установки крышки из стеклопластика и герметизации зазоров, устройство, возможно, использовать на улице без дополнительной защиты от внешних воздействий. Отверстие в нижней торцевой стенке корпуса обеспечивает проветривание внутренней конструкции и удаление конденсата.
Таким образом, предложенная полезная модель обеспечивает достижение технического результата, выраженного в пониженном уровне интермодуляции, более широкой полосе частот и более низком значении КСВН. Кроме того, данное устройство может функционировать на открытом воздухе на улице, без применения дополнительной защиты.
Для примера рассмотрим восьмиполюсник показанный на Фиг. 1. В устройстве кольцевой коаксиальный мост изготовлен на отрезках кабеля SUHNER-SUKOFORM 141-75. Отводы от тройников до ВЧ разъемов на отрезках кабеля SUHNER-SUKOFORM 141-50.
В устройстве используются ВЧ разъемы 7/16 с пониженным уровнем интермодуляции.
Все длины отрезков кабелей соответствуют указанным выше размерам. Средняя длина волны в свободном пространстве для данного устройства была выбрана λср=34,096 см. Соответственно, значение средней рабочей частоты fср=879,25 МГц.
Измеренные значения разности фаз сигналов между Порт 3 и Порт 4 в диапазоне частот при подаче сигнала на Порт 1 показаны в
Таблица 1.
Литер, МГцСер № блока
798,5
806
839
847
880
915
940
960
№003
-5,0°
-4,4°
-2,2°
-1,6°
+0,8°
+3,5°
+5,4°
+3,4°
Измеренные значения интермодуляции при подаче сигналов на Порт 1 показаны на Фиг. 2. Как видно из результатов измерений значение интермодуляции не превышает величины минус 166,0 dBc.
Приведенный пример подтверждает достижение технического результата предложенной полезной модели.