ПЕРЕМЕННЫЙ АТТЕНЮАТОР

Полезная модель относится к радиотехническим устройствам и может быть использована для отработки антенно-фидерных трактов беспилотных летательных аппаратов.
Известен переменный поглощающий аттенюатор для метрового и дециметрового диапазонов волн по авторскому свидетельству СССР №139345 МПК H04P. Этот аттенюатор выполнен на полосковой линии с коаксиальными входом и выходом, при этом в нем в качестве поглотителя используется плоская или свернутая в кольцо поглощающая пластина, края которой укреплены в наружном проводнике плоскостной линии. Передняя кромка пластины соединена с центральным проводником входного коаксиала, а центральный проводник выходного коаксиала присоединен к поглощающей пластине через подвижной контакт, расположенный перпендикулярно к плоскости пластины.
Недостатком данного аналога является то, что здесь регулировка поглощения высокочастотной мощности осуществляется с помощью механического перемещения специальной поглощающей пластины внутри плоскостной линии передачи. Ручной привод механизма перемещения пластины не может обеспечить точного и плавного перемещения пластины, поэтому данный аттенюатор может использоваться только для грубой регулировки поглощения энергии.
В качестве прототипа выбран управляемый аттенюатор, описанный в патенте на полезную модель №123583, с приоритетом от 19 июня 2012 г.
Данный аттенюатор содержит трехдицебельный направленный ответвитель в виде квадратурного моста с одним входом и тремя выходами, причем к входу и выходам подключены коаксиальные ВЧ соединители, при этом к двум выходам подключены pin-диоды, а направленный ответвитель выполнен на микрополосковой ВЧ плате, и расположен на одной из плоскостей подложки платы. На противоположной плоскости платы установлена НЧ плата, при этом между двумя ВЧ соединителями и соответствующими выходами ответвителя подключены блокировочные конденсаторы, а на поверхности НЧ платы собрана схема управления напряжением смещения в виде двух высокочастотных дросселей и двух ограничительных резисторов, причем блокировочные конденсаторы, высокочастотные дроссели и ограничительные резисторы включены между собой последовательно. Переход с платы ВЧ на плату НЧ осуществлен через дроссели, где одни концы их пропущены через отверстия в плате ВЧ, а другие концы дросселей распаяны на контактные площадки платы НЧ, к которым припаяны одним выводом резисторы, а свободные выводы резисторов объединены на общей контактной площадке, и подключены к контакту НЧ разъема. Земляной контакт этого разъема подключен к площадке НЧ платы, связанной гальванически с корпусом аттенюатора.
Недостатком данного прототипа является сравнительно узкая полоса рабочих частот аттенюатора - (7-8%), где коэффициент стоячей волны напряжения (КСВН) достигает 1,2, а затухание составляет 25 дБ. Это связано с собственными характеристиками квадратурного моста (см. книгу СВЧ фазовращатели и переключатели: особенности создания на pin-диодах в интегральном исполнении, М,. «Радио и связь», 1984 г, с.173).
Задачей полезной модели является расширение полосы рабочих частот аттенюатора до величины более 20% при коэффициенте стоячей волны менее 1,2 и затуханию более 25 дБ.
Поставленная задача решается тем, что предложен переменный аттенюатор, где в качестве трехдецибельного направленного ответвителя используется мост на микрополосковых линиях встречно-стержневой конструкции, с двумя связанными между собой линиями. Данный мост позволяет расширить полосу частот до 23% по обе стороны от центральной рабочей частоты, при этом КСВН не превышает в этом диапазоне 1,1 и получить затухание порядка 30 дБ.
Для достижения сильной связи в трехдецибельных мостовых схемах используют встречно-стержневые конструкции с параллельным расположением нескольких полосок, аналогично конструкциям, описанным в книге (Проектирование радиопередающих устройств под редакцией В.В. Шахгильдяна, М,. «Радио и связь», 1993 г, с.261). Данные схемы более широкополосны, чем квадратные мосты в прототипе и имеют рабочую полосу частот до 20-30% при коэффициенте стоячей волны 1,2-1,3.
Сущность полезной модели показана на чертеже, где изображена схема аттенюатора. На чертеже показаны: трехдецибельный (3 дБ) направленный ответвитель на микрополосковых линиях встречно-стержневой конструкции, состоящий из центральной линии 1 и двух боковых ответвлений 2 и 3, связанных между собой металлическими перемычками 4 и 5; 6..9 - коаксиальные ВЧ соединители, где 6 - вход аттенюатора, 7 - выход аттенюатора, а к 8 и 9 подключены, через ответные переходы 10 и 11 высокочастотные нагрузки в виде, установленных в переходы 10 и 11 pin-диодов 12 и 13; 14, 15 - блокировочные конденсаторы; 16, 17 - высокочастотные дроссели; 18, 19 - ограничительные резисторы; 20, 21 - точки подведения напряжения смещения pin-диодов.
Аттенюатор работает следующим образом. При отсутствии напряжения питания диодов их сопротивление составляет сотни кОм. При этом коэффициент отражения диодов близок к 1,0. В результате мощность ВЧ сигнала, подаваемая на вход 6 аттенюатора отражается от диодов и полностью передается на выход 7 аттенюатора. При подаче напряжения питания (смещения) через точки (разъемы) 20, 21 сопротивление диодов уменьшается и при этом пропорционально уменьшается их коэффициент отражения. В результате на диоды начинает поступать часть подаваемой мощности ВЧ сигнала и выходная мощность ВЧ сигнала из аттенюатора уменьшается. В пределе, когда сопротивление диодов становится равным волновому сопротивлению подводящих линий, диоды будут иметь нулевой коэффициент отражения и почти полностью поглотят входной сигнал. Затухание аттенюатора при этом составляет почти 30 дБ.
На опытном образце получены следующие параметры переменного аттенюатора: полоса рабочих частот расширена до 23%; коэффициент стоячей волны напряжения - 1,1, а затухание - 30 дБ.
Техническим результатом предложенной полезной модели является расширение полосы рабочих частот аттенюатора до величины 23% при коэффициенте стоячей волны менее 1,2 и затухании порядка 30 дБ.