ШИРОКОПОЛОСНЫЙ НАПРАВЛЕННЫЙ ОТВЕТВИТЕЛЬ

Полезная модель относится к приемопередающей технике и предназначена, в частности, для использования в системах подвижной и стационарной связи: сухопутной, воздушной, морской в метровом и дециметровых диапазонах.
Известен широкополосный направленный ответвитель (НО) (см. описание к патенту CN 203707303, опубл. 07.09.2014 г.), содержащий основную и вспомогательную микрополосковые линии, которые соединены друг с другом, при этом один конец основной микрополосковой линии сконфигурирован так, чтобы быть входным портом НО, и использоваться для приема входных сигналов, другой конец сконфигурирован как прямой выходной порт и используется для вывода сигналов. Один конец вспомогательной микрополосковой линии выполнен с возможностью подключения к входному порту соединителя, а другой - к изолированному порту. Основная микрополосковая линия и вспомогательная микрополосковая линия имеют спиральную форму и образуют множество спиральных соединительных блоков, которые соединены последовательно, интервалы соединения соседних спиральных и соединительных блоков различны. Интервалы соединения постепенно уменьшаются от внешней части к внутренней части. НО разработан на базе сосредоточенных LC-элементах, обеспечивающий ответвление 3 дБ с неравномерностью ±0,5 дБ в диапазоне с перекрытием близким к 4.
Недостатком данного устройства является присущий всем НО на базе сосредоточенных LC-элементах большие (чем у НО на полосковых и микрополосковых линиях) вносимые потери и ограничения по проводимой мощности.
Известен диапазонный НО (см. описание к патенту CN 101621150, опубл. 06.01.2010 г. ), принятый за прототип, содержащий четыре порта Р1, Р2, Р3, Р4, две связанные линии CL (секция НО) и четыре подводящие линии ТЫ, TL2, TL3, TL4. Причем подводящие линии ТЫ и TL3 имеют контакт с одной стороны с первой связанной линией CL (секции НО), а второй стороной имеют контакт с портами Р1 и Р2 соответственно. В свою очередь подводящие линии TL4 и TL2 имеют контакт с одной стороны со второй связанной линией CL (секции НО), а второй стороной имеют контакт с портами Р4 и Р2. При этом связанные линии секции НО изогнуты для обеспечения минимума габаритного размера при сохранении необходимой продольной длины области связи.
Недостатком прототипа является сравнительно узкий диапазон рабочих частот (коэффициент перекрытия диапазона не более 2) в виду наличия лишь одной секции связанных линий.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в расширении диапазона рабочих частот при сохранении его минимальных габаритных размеров и максимальной допустимой подводимой (пропускаемой) мощности.
Указанный технический результат достигается тем, что в широкополосный направленный ответвитель, содержащий первый порт, второй порт, третий порт, четвертый порт, первую секцию связанных линий, введены вторая и третья секции связанных линий. При этом с одной стороны первая секция связанных линий соединена с первым и вторым портом, вторая секция связанных линий с одной стороны соединена с первой секцией связанных линий, с другой стороны с третьей секцией связанных линий. При этом третья секция связанных линий с другой стороны соединена с третьим и четвертым портом. Трассировка секций ответвителя выполнена непрерывными связанными линиями, где каждый из участков соединений выполнен изогнутым и минимально возможной длины. Секции связанных линий реализованы с выводом резонанса паразитных емкостей и индуктивностей за пределы рабочего диапазона частот путем реализации продольных длин секций связанных линий максимально прямолинейными, либо с минимальным волнообразным характером. При этом общая продольная длина секций выполнена с величиной около 0,22 от длины волны в материале диэлектриков.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 приведена структурная схема НО, на фиг. 2 - ядро с нанесенными на нижней и верхней сторонах секциями связанных линий, на фиг. 3 - ядро с нанесенными на нижней стороне секциями связанных линий, на фиг. 4 - ядро с нанесенными на верхней стороне секциями связанных линий.
НО (фиг. 1) включает первый порт 1, второй порт 2, третий порт 3, четвертый порт 4, первую, вторую и третью секции 5, 6, 7, образованных из двух связанных (электромагнитно) линий 8, 9, участки соединений 10.
Первая секция 5 является входной, третья секция 7 является выходной. Первая секция 5 соединена с одной стороны с первым и вторым портом 1, 2. Вторая секция 6 с одной стороны соединена с первой секцией 5, с другой стороны с третьей секцией 7. Третья секция 7 соединена с третьим и четвертым портом 3, 4. Трассировка секций ответвителя (фиг. 2) выполнена непрерывными связанными линиями 8, 9, где каждый из участков соединений 10 выполнен изогнутым и минимально возможной длины, что позволяет обеспечить продольную длину секций 5, 6, 7 максимально прямолинейными, либо с минимальным волнообразным характером, тем самым выводя резонанс собственных межвитковых (межсекционных) емкостей и собственных индуктивностей «витков» первой, второй и третьей секций 5, 6, 7 за границы рабочего диапазона частот НО. При этом общая продольная длина первой, второй и третьей секций 5, 6, 7 составляет величину около 0,22 от длины волны в материале диэлектриков.
Предложенное исполнение трассировки секций 5, 6, 7 позволяет расширить рабочий диапазон частот НО, сохраняя его минимальные габаритные размеры и максимальную допустимую мощность.
Вариант конструктивного исполнения НО включает в себя верхний и нижний наборы диэлектриков (на рис. не показаны), выполненные из материала высокой теплопроводности, между которыми размещено ядро (фиг. 2), представляющее собой диэлектрическую пленку, на нижнюю и верхнюю стороны которого нанесены секции 5, 6, 7 (фиг. 3, 4).
Примером реализации НО при габаритных размерах 96×37×3,2 мм может быть выполнение первого и второго набора диэлектриков из материала RO4350 толщиной 1,52 мм, и ядра из материала RO4350 толщиной 101 мкм, где первая секция 5 имеет коэффициент ответвления С1 - минус 14 дБ, вторая секция 6 - коэффициент ответвления С2~минус 1,4 дБ, третья секция 7 - коэффициент ответвления С3 - минус 14 дБ. При этом, соответствующие приведенным размерам наборов диэлектриков, ядра и ответвлению ширины полосков первой и третьей секций 5, 7 составляют 1,85 мм, второй секции 6 - 0, 56 мм, причем полоски первой и третьей секций 5, 7 смещены относительно друг друга на 0,76 мм, полоски второй секции 6 - на 0,1 мм.
НО работает следующим образом.
При работе на передачу сигнал, подведенный к первому порту 1, частично передается вдоль одной линии 8 первой секции 5 и частично ответвляется в другую линию 9 первой секции 5. Аналогичным образом сигнал проходит через вторую и третью секции 6, 7 с передачей части сигнала вдоль линии 8 и ответвлением в линию 9. В результате прохождения сигналом первой, второй и третьей секций 5, 6, 7 к третьему порту 3 доводится приблизительно половина мощности, а ответвленная доля мощности доводится до второго порта 2. Тем самым НО обеспечивает квадратурное и равноамплитудное доведение сигнала передатчика, подключенного к первому порту 1, до выходных второго и третьего портов 2 и 3.
При работе в приемном режиме сигналы подводятся ко второму и третьему порту 2, 3 и при должных амплитудных и фазовых соотношениях (равные амплитуды и отличия фаз на 90) каждый из сигналов частично (-3 дБ) по одной линии 8 доводятся к первому порту 1 через первую, вторую, третью секции 5, 6, 7 и частично (-3 дБ) доводятся к первому порту 1 посредством ответвления во вторую линию 9 первой, второй, третьей секций 5, 6, 7. В случае разбаланса фаз или амплитуд (неравноамплитудные или неквадратурные сигналы) доля мощности, пропорциональная разбалансу, отводится в четвертый порт 4, являющимся изолированным (балластной нагрузкой).
Таким образом, конструкция НО за счет введения дополнительных секций связанных линий, реализованных с выводом резонанса паразитных емкостей и индуктивностей секций связанных линий за границы рабочего диапазона частот НО путем построения секций связанных линий максимально прямолинейными, либо с минимальным волнообразным характером за счет изогнутых участков соединения с минимальной длиной, обеспечивает расширение диапазона рабочих частот (с коэффициентом перекрытия диапазона до 4), сохраняя при этом минимальные габариты размеров НО и максимальную допустимую подводимую (пропускаемую) мощность.