Многоканальный распределитель мощности
MULTICHANNEL POWER DISTRIBUTOR

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах, например, для формирования амплитудно-фазового распределения в приемопередающих активных фазированных антенных решетках с двумя независимыми лучами.
Известен односекционный делитель мощности Вилкинсона (см., заявка WO №2018218995 А1 МПК Н01Р 5/12, 5/16, публикация от 06.12.2018), содержащий входной порт, первый и второй выходные порты микрополосковых линий передачи СВЧ сигнала, размещенные на диэлектрическом слое, выполненные на глиноземной керамике, расположенного на заземляющей пластине, причем выходной импеданс микрополосковой линии составляют 50 ом, при этом делитель мощности Вилкинсона имеет простую структуру, сверхширокополосный при низких вносимых потерях.
Известен делитель мощности (см., патент US №9685686 В2 МПК Н01Р 5/12, 5/16, Н03Н 7/30, публикация от 20.06.2017), состоящий из ряда ступеней передачи СВЧ мощности, размещенных на множестве диэлектрических плат со слоями заземления, причем внутренние слои заземления которых имеют зазоры (отверстия), расположенные вертикально, через которые проходят транзитные переходы передачи СВЧ мощности, кроме того каждый ряд ступеней передачи СВЧ мощности снабжен резистором, данное техническое решение обеспечивает широкополосность и миниатюрное исполнение делителя мощности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является многоканальный делитель мощности (см., патент RU №2396645 МПК Н01Р 5/12, публикация от 10.08.2010), содержащий первую диэлектрическую подложку, на одной стороне которой закреплено заземляющее основание, а на другой ее стороне - входной полосковый проводник и выходные полосковые проводники. Кроме того многоканальный делитель мощности содержит вторую диэлектрическую подложку, закрепленную на другой стороне заземляющего основания, а также N-1 делителей Вилкинсона, соединенных по параллельной схеме на первой диэлектрической подложке. N-1 делителей Вилкинсона на второй диэлектрической подложке соединены также по параллельной схеме и расположены со смещением относительно делителей Вилкинсона первой диэлектрической подложки. Второй входной полосковый проводник расположен на второй диэлектрической подложке, a 2N выходных микрополосковых проводников расположены на первой диэлектрической подложке, причем каждый из N выходных микрополосковых проводников связан соответственно через СВЧ-переход с делителями Вилкинсона, расположенными на второй диэлектрической подложке, где N целое число больше 1.
Недостатком данного решения является наличие потерь на излучение и связанных с ними паразитными резонансами, при использовании многоканальных делителей в герметичных корпусах. Кроме того, при малых расстояниях между микрополосковыми выходами появляется связь, снижающая развязку по выходам.
Технический результат предлагаемого многоканального распределителя мощности состоит в исключении потерь на излучение и связанных с ними паразитных резонансов, при сохранении возможности формирования двух независимых амплитудных распределений, а экранирование всех полосков увеличивает развязку по выходам.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что многоканальный распределитель мощности содержит первую диэлектрическую подложку, на одной стороне которой закреплено заземляющее основание, а на другой ее стороне - входной полосковый проводник и выходные полосковые проводники. Вторая диэлектрическая подложка закреплена на другой стороне заземляющего основания. N-1 делителей Вилкинсона соединены по параллельной схеме на первой диэлектрической подложке, a N-1 делителей Вилкинсона на второй диэлектрической подложке, соединены по параллельной схеме и расположены со смещением относительно делителей Вилкинсона первой диэлектрической подложки.
Новыми признаками, обеспечивающими достижение заявленного технического результата является расположение входных и выходных полосковых проводников, как на первой, так и на второй диэлектрической подложке. Заземляющее основание выполнено в виде слоя фольги, а внешние стороны диэлектрических подложек закрыты слоями диэлектрика и внешними экранирующими слоями фольги, при этом все полосковые линии с двух сторон на расстоянии равном двум ширинам полосков ограждены рядами металлизированных отверстий малого диаметра, соединяющих заземляющее основание и внешние экранирующие слои фольги. Входы и выходы многоканального распределителя мощности через металлизированные отверстия выведены на контактные площадки, расположенные на верхнем экранирующем слое фольги.
Сравнение предлагаемого решения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает совокупностью новых существенных признаков, которые совместно с известными признаками позволяют успешно реализовать поставленную цель.
На фиг. 1 приведен пример выполнения многоканального распределителя мощности.
Многоканальный распределитель мощности состоит из первой диэлектрической подложки 1 и второй диэлектрической подложки 2, на каждой из которых с заданным смещением выполнены N-1 делителей Вилкинсона 3, соединенных по параллельной схеме и центрального экранирующего слоя фольги 4, разделяющего подложки 1 и 2. Для экранирования открытых полосков 5 и резисторов 6 делителей Вилкинсона на обеих подложках введены диэлектрические слои 7 и внешние экранирующие слои фольги 8. При этом все полосковые линии с двух сторон на расстоянии равном двум ширинам полосков ограждены рядами металлизированных отверстий малого диаметра 9, которые соединяя центральный и внешние экранирующие слои фольги, препятствуют распространению плоскостных волн. Кроме того, все входы и выходы многоканального распределителя мощности 10 через металлизированные отверстия 11 выведены на контактные площадки 12, расположенные на верхнем экранирующем слое фольги.
Технико-экономическим достоинством предложенного решения является исключение потерь на излучение и связанных с ними резонансов, уменьшение связи между выходными каналами, а также устранение необходимости использования герметичных корпусов.
Многоканальный распределитель мощности работает следующим образом: при работе на передачу входной сигнал подается на контактную площадку 12, связанную через металлизированное отверстие 11 с полосковым входом распределителя мощности 10, расположенного на первой плате 1. Далее входной сигнал проходит через схему из N-1 делителей Вилкинсона со встроенными резисторами 6, создавая амплитудное распределение на соответствующих выходах 10 в зависимости от выбранной схемы и коэффициентов деления делителей Вилкинсона. При этом все полосковые линии снизу и сверху экранированы слоями фольги 4 и 8, а по краям ограждены рядами металлизированных отверстий малого диаметра 9, которые соединяя центральный 4 и внешний 8 экранирующие слои фольги, препятствуют распространению плоскостных волн. С полосковых выходов 10 сигналы через металлизированные отверстия 11 выводятся на выходные контактные площадки 12.
Аналогичным образом происходит формирование амплитудного распределения на второй плате 2. Входной сигнал подается на контактную площадку 12 связанную через металлизированное отверстие 11 с полосковым входом распределителя мощности 10, расположенного на второй плате 2. Далее входной сигнал проходит через схему из N-1 делителей Вилкинсона со встроенными резисторами 6, создавая свое амплитудное распределение на соответствующих выходах 10 в зависимости от выбранной схемы и коэффициентов деления делителей Вилкинсона. При этом все полосковые линии снизу и сверху экранированы слоями фольги 4 и 8, а по краям ограждены рядами металлизированных отверстий малого диаметра 9, которые соединяя центральный 4 и внешний 8 экранирующие слои фольги, препятствуют распространению плоскостных волн. С полосковых выходов 10 сигналы через металлизированные отверстия 11 выводятся на выходные контактные площадки 12.
При работе на прием сигналы, пришедшие с субмодулей на соответствующие выходы 10 первой 1 и второй 2 плат суммируются на их входах в зависимости от их амплитудных распределений, созданных схемами объединения делителей Вилкинсона.
В предлагаемой конструкции многоканального распределителя мощности все проводящие линии экранированы друг от друга и от внешнего пространства, что обеспечивает при работе отсутствие потерь на излучение и повышение развязки между выходами.