КОМПАКТНЫЙ НАПРАВЛЕННЫЙ ОТВЕТВИТЕЛЬ

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована в радиолокации, радионавигации, связи, антенных системах и радиоизмерениях как самостоятельное устройство, а также в качестве функционального узла для построения делителей мощности, фазовращателей, смесителей, модуляторов, дискриминаторов, сумматоров мощности, диаграммообразующих элементов.
В настоящий момент широкую известность получила конструкция квадратурного направленного ответвителя, выполненная в виде двух одинаковых отрезков линии передачи, например, коаксиального кабеля, длиной в 1/8 длины волны в линии и содержащего две сосредоточенные емкости связи, которые включены на концах отрезков между потенциальными проводниками линий («Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний.» Под ред. З.И. Моделя. Изд. "Советское радио", М. 1980. С.86-87, рис.6.6). Недостатками данного технического решения являются: узкая полоса рабочих частот и большой габаритный размер.
Другая часто используемая конструкция представляет собой квадратурный направленный ответвитель на элементах с сосредоточенными параметрами. Ответвитель представляет собой симметричный восьмиполюсник, состоящий из фильтров верхних частот ("Широкополосные устройства СВЧ на элементах с сосредоточенными параметрами" Карпов В.М., Малышев В.А., Перевощиков И.В. - М.: "Радио и связь", 1984. с.67-72, рис.5.5). При широкой полосе рабочих частот данный ответвитель содержит большое количество элементов, а, следовательно, имеет большие габаритные размеры, низкую надежность и повторяемость при серийном производстве, высокую стоимость, сложен в изготовлении и настройке.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к предложенному является компактный направленный ответвитель, который содержит диэлектрическую подложку, одна поверхность которой металлизирована, а на другой четыре входные линии передачи и четыре попарно одинаковых фильтра нижних частот, подключенных друг к другу через тройники (RU 177305). Устройство обеспечивает прохождение сигнала с входа на два его выхода, при этом оставшийся является развязанным. Фазовый сдвиг напряжений на выходах такого ответвителя составляет 90°. Недостаток данной конструкции заключается в том, что он обеспечивает разность фаз между коэффициентами передач равную только 90 градусов.
Полезная модель направлена на добавление дополнительного фильтра нижних частот на вход ответвителя, что позволяет получать отличную от 90 градусов разность фаз между коэффициентами передачи.
Техническим результатом, достигаемым при реализации полезной модели, является уменьшение разности фаз между коэффициентами передач отвевтителя.
Технический результат достигается за счет того, что направленный ответвитель, содержащий диэлектрическую подложку, имеющую противоположные проводящие поверхности, четыре входа, четыре входных линии и четыре фильтра нижних частот подключенные друг к другу через тройники, отличающийся тем, что между третьим входом устройства и входной линией А3 дополнительно введен фильтр нижних частот В5, первый вход которого подключен к входу устройства, а второй подключен с входом входной линии А3.
Фильтр нижних частот, обладает меньшей длиной по сравнению с отрезком линии передачи и может иметь произвольный фазовый набег на своем выходе. Таким образом, применение фильтра нижних частот на одном из входов ответвителя позволяет получать иную от 90 градусов разность фаз между коэффициентами передач устройства.
Сущность полезной модели поясняется фигурами, на которых изображено:
- на фиг. 1 -  предпочтительный вариант топологии предлагаемого микрополоскового направленного ответвителя с измененной разностью фаз между коэффициентами передач, реализованного на диэлектрической подложке с относительной диэлектрической проницаемостью равной 4.4 и толщиной 1 мм; вид сверху, где 1, 2, 3, 4 - входы ответвителя; А1, А2, А3, А4 – входные линии; В1, В2, В3, В4, В5 – фильтры нижних частот.
- на фиг. 2 -  графики зависимости модулей S-параметров от частоты, выраженных в децибелах;
- на фиг. 3 -  график разности фаз между коэффициентами передач ответвителя.
Микрополосковый направленный ответвитель имеет четыре 50-омных входных линии передачи, состоит из пяти фильтров нижних частот в микрополосковом исполнении.
Микрополосковый направленный ответвитель работает следующим образом.
Поступающая на вход 2 мощность высокочастотного сигнала (например, с рабочей частотой 1 ГГц) через фильтр нижних частот частично поступает на вход 1, частично ответвляется на вход 3. Подобная реализация, представленная на фиг. 1, предлагаемого ответвителя обеспечивает равное деление мощности. За счет использования дополнительного фильтра нижних частот В5 с электрической длиной 43° между выходами 1 и 3 отвевтителя, удается обеспечить разность фаз 47° между коэффициентами передач ответвителя, вход 4 оказывается электрически развязанным на центральной рабочей частоте. Из-за отсутствия симметрии ответвителя, аналогичные рассуждение справедливо при подаче мощности только на вход 2 и 4 ответвителя.
Применение фильтра нижних частот на одном из входов ответвителя, позволяет изменить разность фаз между выходными сигналами на произвольную величину, которая зависит от электрической длины применяемого фильтра.
Для подтверждения реализуемости выбранного технического решения, был изготовлен опытный образец полезной модели микрополоскового направленного ответвителя со следующими техническими характеристиками:
- амплитудный разбаланс между основным и связанным каналами ответвителя не превышает 0,3 дБ, в соответствии с данными на фиг. 2;
- разность фаз между основным и связанным каналами составляет 47°, что показано на фиг. 3.
2
Площадь компактного ответвителя составляет 592.9 мм, что на 70% меньше площади, занимаемой стандартной конструкцией ответвителя с разностью фаз между выходными сигналами 90 градусов.