СИММЕТРИРУЮЩЕЕ СОГЛАСУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к радиотехнике, а конкретно, к области согласующих антенных устройств и может быть использована, например, при разработке и проектировании пеленгационных антенных устройств в диапазоне частот от 30 до 1000 МГц.
Известны согласующие устройства в виде трансформаторов сопротивлений, описанные в различных источниках, например, [2], [3], содержащие широкополосные трансформаторы сопротивлений на отрезках длинных линий в том числе и двухпроводных, размещенных на цилиндрических или кольцевых каркасах из ферромагнитных материалов.
Самыми известными устройствами широко применяемыми в настоящее время являются трансформаторы, описанные в издании «Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике», Э. Рэд, М.: Мир, 1990 г. с. 10-23 и более подробно - в производственном издании «Миниатюрные устройства УВЧ и ОВЧ диапазонов на отрезках линий» Э.В.Зелях, А.Л.Фельдштейн, Л.Р.Явич, B.C.Брилон, М.: Радио и связь, 1989 г. с.53-60, с.62-64. Описанные в них устройства содержат, как правило, двухпроводные линии, размещенные на каркасах из ферромагнитных материалов, соединяемые на входе и выходе различными способами в зависимости от требуемых характеристик устройства.
Однако известные устройства имеют существенный недостаток, ограничивающий их использование при разработке, например, прецизионных пеленгационных антенн в диапазоне от 30 до 1000 МГц, требования к точности амплитудных и фазовых частотных характеристик фидерных трактов которых очень высоки, Существенный разброс электрических и магнитных характеристик ферромагнитных магнитопроводов, используемых в качестве каркасов, не позволяют реализовать предъявляемые к согласующим узлам упомянутых антенн допуски на отклонения
характеристик (этих узлов в антенне может быть три, четыре и более, по числу антенных элементов). Ситуация усугубляется тем, что в схему согласующего трансформатора на отрезках длинных линий, приходится вводить компенсирующие емкости на входе и выходе устройства для улучшения их характеристик по коэффициенту отражения (с. 14 рис. 1.9; 1.11 и с. 23 рис. 1.26 [1]). Эти включаемые конденсаторы в свою очередь имеют технологический разброс номиналов емкостей, что опять же приводит к увеличению отклонений характеристик устройств от допусков.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является согласующий симметрирующий трансформатор, приведенный в [1], на рис. 1.17 с. 18 и на рис. 1.26 с. 10, принятый за прототип.
Схема трансформатора - прототипа изображена на фиг.1, где обозначено:
C1, C2 - первый и второй конденсаторы;
L1, L2 - отрезки двухпроводных линий на каркасах из ферромагнитного материала;
1,2 - входные клеммы;
3,4 - выходные клеммы.
Устройство - прототип содержит широкополосный трансформатор сопротивлений, состоящий из двух отрезков двухпроводных линий L1 и L2, размещенные на каркасах из ферромагнитного материала, соединенные на входе последовательно, а на выходе параллельно, и первый C1 и второй C2 конденсаторы, подключенные параллельно входу и выходу трансформатора соответственно.
В устройстве-прототипе имеется значительный разброс (с точки зрения прецизионного проектирования) амплитуды и фазы коэффициента передачи от экземпляра к экземпляру при серийном изготовлении из-за большого разброса характеристик ферромагнетика, а также уязвимость фидерного тракта к импульсам грозовых разрядов, поступающих с антенны.
Недостатком устройства - прототипа является невозможность коррекции технологических разбросов характеристик в схеме готового изделия.
Для устранения указанных недостатков в устройстве, содержащем широкополосный трансформатор сопротивлений, состоящий из двух отрезков двухпроводных линий, размещенных на каркасах, а также два конденсатора, включенные параллельно входу и выходу трансформатора, согласно полезной модели, конденсатор на входе выполнен в виде разрядника, каркасы выполнены диэлектрическими, а конденсатор на выходе выполнен подстроечным, кроме того, все детали устройства размещены на печатной плате.
При этом отрезки двухпроводных линий могут быть изготовлены печатным способом на той же плате, на которой размещены детали устройства.
Схема предлагаемого устройства представлена на фиг.2, где обозначено:
L1, L2 - первый и второй отрезки двухпроводных линий на диэлектрических каркасах;
F - разрядник;
С - подстроечный конденсатор;
1-2 - входные клеммы;
3-4 - выходные клеммы.
Предлагаемое симметрирующее согласующее устройство, содержит широкополосный трансформатор сопротивлений, состоящий из двух отрезков двухпроводных линий L1 и L2, размещенных на диэлектрических каркасах, соединенных на входе последовательно, а на выходе параллельно. Параллельно входу и выходу трансформатора включены соответственно разрядник F и конденсатор С, выполненный подстроечным.
Работает предлагаемое устройство следующим образом.
Напряжение с антенны в противофазе поступает на входные клеммы 1 и 2 симметрирующего согласующего устройства и далее по первым проводникам отрезков двухпроводных линий L1 и L2 на клеммы 3 и 4. По вторым проводникам двухпроводных линий L1 и L2, соединенных между собой со стороны входных клемм, на выходные клеммы 3 и 4 поступают напряжения синфазные с первыми напряжениями и противофазные между собой. На клеммах 3 и 4 они суммируются и обеспечивают возбуждение коаксиальной линии, одновременно обеспечивая преобразование входного сопротивления от клемм 1 и 2 к клеммам 3 и 4.
Импульсы грозовых разрядов, поступающие с антенны достигая контактов разрядника F, вызывают его срабатывание и не достигают выхода устройства. Фаза напряжения подводимого к клеммам 3, 4 устройства может регулироваться подстроечным конденсатором С.
В предлагаемом устройстве трансформатор изготавливается без магнитопровода, на диэлектрическом каркасе, с разрядником F на входе и подстроечным конденсатором С на выходе трансформатора, причем емкость разрядника F играет роль постоянной корректирующей емкости, все детали устройства устанавливаются на печатной плате из фольгированного диэлектрика, причем детали на плате и ее печатные проводники располагаются симметрично относительно ее продольной оси симметрии (см. фиг.3). Применение печатной платы позволяет обеспечить минимальный коэффициент асимметрии и максимально стабилизировать положение проводников схемы в пространстве и соответственно снизить разбросы паразитных емкостей, влияющих на характеристики схемы. Дополнительно к этому, подстроечный конденсатор С позволяет скорректировать имеющиеся отклонения параметров схемы в готовом изделии до заданных допусков в процессе регулировки устройства.
Техническая реализация предлагаемого симметрирующего согласующего устройства не вызывает затруднений.
Таким образом, по сравнению с прототипом в предлагаемом устройстве удается избежать большого разброса характеристик, а также устранить уязвимость фидерного тракта к импульсам грозовых разрядов, поступающих с антенны.
Список литературы:
[1] - Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике. Э.Рэд, Мир, М.; 1990.
[2] - Миниатюрные устройства УВЧ и ОВЧ-диапазонов на отрезках линий. Э.В. Зелях, А.Л.Фельдштейн, Л.Р.Явич, B.C.Брилон. Радио и связь, М.; 1989.
[3] - Справочник по высокочастотным трансформаторным устройствам. С.Е.Лондон, С.В.Томашевич. Радио и связь, М.; 1984