ДЕЛИТЕЛЬ СВЧ СИГНАЛОВ

Полезная модель относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ), в частности, к устройствам деления (сложения) СВЧ сигналов и может быть использовано для деления (сложения) СВЧ сигналов в фидерных трактах техники связи, радиолокационных устройств, телевидении, в измерительной технике.
При разработке устройств СВЧ возникает задача создания устройства деления (сложения) СВЧ сигналов с малыми потерями и хорошим согласованием в широком частотном диапазоне, имеющие малые массогабаритные показатели.
Деление (сложение) СВЧ сигнала можно осуществлять с помощью кольцевого моста (Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний., В.В Заенцов, В.М. Катушкин, СЕ. Лондон, З.И. Модель под редакцией З.И. Моделя, «Советское радио», 1980, стр. 69). Кольцевые мосты могут быть выполнены на линиях различного типа: коаксиальных, симметричных и несимметричных полосковых линиях. Кольцевой мост, содержит корпус и установленный внутри него проводник, выполненный в виде замкнутого кольца, вход, два выхода, установленные по разные стороны от входа на расстоянии равном четверти длины волны, и третий выход, расположенный между выходами на расстоянии четверти длины волны от одного из выходов и трех четвертей от другого, и соединенный с согласованной нагрузкой.
СВЧ сигнал, поступающий на вход кольцевого моста, делится пополам между выходами устройства.
При присоединении к двум выходам генераторов, СВЧ сигналы от них складываются.
Однако, этому устройству присущи следующие недостатки:
- малая ширина рабочих частот, обусловленная большим количеством резонансных отрезков линии передачи;
- большие габариты. Полная длина средней линии кольца равна 1,5λ.
Более близким аналогом, выбранным в качестве прототипа в связи со сходством выполняемой технической задачи, является делитель (Проектирование линзовых, сканирующих, широкодиапазонных антенн и фидерных устройств., Жук М.С. и Молочков Ю.Б. М., «Энергия», 1973, стр 428), состоящий из симметричного тройника, имеющий вход и 2 выхода, соединенные с входом трансформаторами, имеющих длину равную четверти длины волны и волновое сопротивление отличное от волнового сопротивления входа и выходов.
Делитель обеспечивает хорошее согласование и малые потери в широкой полосе частот.
Однако это устройство имеет недостаток, а именно, большие габариты. Полная длина средней линии равна 0,5λ.
Технический результат предлагаемого технического решения - уменьшение габаритов при сохранении хорошего согласования и малых потерь в широкой полосе частот.
Указанный технический результат достигается тем, что в делителе, состоящем из симметричного тройника, имеющего вход и 2 выхода, соединенные с входом трансформаторами, трансформаторы выполнены на основе нескольких отрезков линии передачи, причем отрезки линии передачи, присоединенные к входу имеют волновое сопротивление меньше, чем волновое сопротивление входа, а отрезки линии передачи, присоединенные к выходу, имеют волновое сопротивление больше, чем волновое сопротивление выхода.
На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства.
Делитель СВЧ сигналов содержит симметричный тройник, вход 1 и два выхода 2, 3, расположенные по разные стороны от входа 1. Выход 2 соединен с входом 1 трансформатором, выполненном на основе отрезков линии 4, 5, выход 3 соединен с входом 1 трансформатором, выполненном на основе отрезков линии 6, 7. Причем отрезки линии передачи 4, 6 имеют волновое сопротивление меньше, чем волновое сопротивление входа 1 (выходов 2, 3), а отрезки линии передачи 5, 7 имеют волновое сопротивление больше, чем волновое сопротивление выходов 2, 3 (входа 1). Суммарная длина отрезков линии передачи 4, 5 (6, 7) меньше четверти длины волны (полная длина средней линии заявляемого устройства меньше 0,5λ).
Известны делители, в которых трансформаторы, соединяющие вход с выходами имеют разную ширину (разное волновое сопротивление). В делителе (Проектирование линзовых, сканирующих, широкодиапазонных антенн и фидерных устройств., Жук М.С. и Молочков Ю.Б., М., «Энергия», 1973, стр. 428) показан делитель, имеющие трансформаторы, выполненные в виде линий, у которых волновое сопротивление плавно уменьшается от входа сторону выходов. При этом данное устройство имеет тот же недостаток, а именно, большие габариты (полная длина средней линии остается равной 0,5λ). Таким образом, рассмотренные конструктивные признаки не позволяют достигнуть указанного технического результата (уменьшение габаритных размеров устройства).
Делитель СВЧ сигналов работает следующим образом.
СВЧ сигнал, поступивший на вход 1, разделяется между двумя выходами 2, 3. Выбор длины и волнового сопротивления отрезков линии передачи позволяет обеспечить хорошее согласование между входом 1 и выходами 2, 3 в широкой полосе рабочих частот. При этом для отрезков линии передачи 4, 6 волновое сопротивление меньше, чем волновое сопротивление входа 1 (выходов 2, 3), а для отрезков линии передачи 5, 7 волновое сопротивление больше чем волновое сопротивление входа 1 (выходов 2, 3).
Использование соединения входа 1 с выходами 2, 3 отрезками линии передачи, имеющие разное волновое сопротивление (отрезки линии передачи 4, 6 имеют волновое сопротивление меньше, а отрезки линии передачи 5, 7 больше, чем волновое сопротивление входа 1 и выходов 2, 3) позволяет существенно уменьшить габариты без ухудшения электрических характеристик. При этом за счет уменьшения размеров устройства уменьшается и масса.
На дату подачи заявки изготовлен макет делителя. Делитель выполнен с использованием симметричных полосковых линий. Отрезки линии передачи, присоединенные к входу, имеют волновое сопротивление 39 Ом, а отрезки линии передачи, присоединенные к выходу, имеют волновое сопротивление 85 Ом. Волновое сопротивление входа и выходов равны 50 Ом.
Проведенные испытания показали, что данный делитель, имея такие же характеристики, что и делитель, взятый за прототип (КСВ не более 1,2, потери не более 0,16 дБ, полоса рабочих частот 20% от средней рабочей частоты), имеет меньшие габариты. Полная длина средней линии равна 0,33λ, что на треть меньше полной длины средней линии делителя, взятого за прототип. Вес полученного устройства также уменьшился на (10-15)% по сравнению с делителем, взятым за прототип.
Кроме того, расчеты и предварительное макетирование показали возможность получения делителя с неравным делением СВЧ сигнала между выходами делителя. Данный делитель работает с хорошими электрическими параметрами в широкой полосе рабочих частот и имеет меньшие (примерно на треть) по сравнению с базовой моделью габариты.
Использование данной полезной модели позволит значительно уменьшить массогабаритные параметры делителя (сумматора) при сохранении хорошего согласования и малых потерь в широкой полосе частот. В метровом диапазоне волн уменьшение габаритных размеров и веса особенно существенно.