ЧАСТОТНО-РАЗДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к радиотехнике и предназначена для использования в антенно-фидерных трактах изделий с малыми свободными объемами для размещения приборов.
Известно широкополосное частотно-разделительное устройство (см. СССР, а.с. 449431 с приоритетом от 18.07.72 г.), содержащее две пары фильтров, подключенных к соответствующим входным зажимам, каждая из которых включает в себя параллельно соединенные по входу ФНЧ и ФВЧ, а также балластный резистор и широкополосный трансформатор, первичная обмотка которого соединена с выходом ФВЧ одной из пар фильтра, а конец вторичной обмотки подключен к нагрузке.
Однако данное устройство невозможно реализовать в СВЧ диапазоне на частотах 1-2 ГГц. Это связано с тем, что LC элементы, на основе которых построено это устройство, на высоких частотах имеют паразитные параметры сравнимые с основными параметрами элементов. Кроме того, данное устройство неприменимо при больших уровнях мощности входных сигналов.
Известна также схема частотно-разделительного фильтра фазового типа [см. Сазонов Д.М. и др., Устройства СВЧ, «Высшая школа», М, 1981 г., стр.129-131). Данный фильтр содержит два трехдицебельных (3-дБ-х) квадратурных делителя и фазовращатель (φ) (см. фиг.1), где два правых выхода первого делителя соединены попарно с соответствующими левыми входами второго делителя. При этом верхняя пара соединена между собой через фазовращатель, а вторая пара соединена между собой напрямую. Кроме того, к свободному входу первого делителя подключена согласованная нагрузка.
Смесь колебаний двух различных частот F1 и F2, подаваемая на один из левых входов первого делителя, разделяется между правыми выходами второго делителя. Данная схема выбрана в качестве прототипа. Недостатком данного прототипа является то, что он представляет собой виртуальную модель в виде принципиальной электрической схемы без конкретной конструктивной реализации.
Конструктивная реализация данной схемы может быть выполнена в двух различных вариантах - моноблочном и многоблочном.
Моноблочный вариант представляет собой единый корпус, в котором размещены два делителя, нагрузка и все соединительные линии.
Однако данный вариант имеет большие габариты, не позволяющие поместить его на изделии с малыми свободными объемами.
Задачей полезной модели является создание частотно-разделительного устройства, размещаемого на изделиях с малыми свободными объемами и работающего при большом уровне входной мощности.
Поставленная задача решается тем, что в полезной модели делители выполнены в виде моноблоков на основе линий с электромагнитной связью, а нагрузка выполнена в виде моноблока на основе микрополоскового резистора, при этом соответствующие входы и выходы делителей соединены между собой и с нагрузкой гибкими коаксиальными кабелями разной длины, причем кабель между делителем и нагрузкой имеет произвольную длину, а разность длин кабелей между делителями зависит от величины разделяемых частот и определяется соотношением
L=|150/(F1-F2)|, где
L - разность длин кабелей между делителями, [м];
F1, F2 - частоты электромагнитных колебаний, [МГц].
Многоблочный вариант частотно-разделительного устройства с гибкими кабелями позволяет поместить его в нескольких свободных объемах изделия.
Сущность полезной модели поясняется чертежом на фиг.2, где показано частотно-разделительное устройство, состоящее из двух моноблочных 3дБ-х делителей 1, 2, моноблочной поглощающей нагрузки 3 и трех гибких коаксиальных кабелей 4, 5, 6. Кабели 4, 5, имеющие разную длину, подключены между соответствующими выходами делителя 1 и входами делителя 2. При этом длинный кабель 4 играет роль фазовращателя. Кабель 6, имеющий произвольную длину, подключен между согласованной нагрузкой 3 и одним из выходов делителя 1.
В данном устройстве смесь колебаний двух различных частот F1 и F2 подается на вход делителя 1 и при разной длине кабелей 4, 5 разделяется между соответствующими выходами делителя 2. При этом на одном выходе делителя 2 будет присутствовать только колебание частоты F1, а на другом только колебание F2.
Для получения высоких электрических характеристик устройства в диапазоне частот 1-2 ГГц при большом уровне рабочей мощности 3-дБ-е делители 1, 2 выполнены на линиях с электромагнитной связью. Это позволяет получить малые собственные габариты делителей и обеспечить в диапазоне рабочих частот 1-2 ГГц высокое согласование, развязку и малые потери частотно-разделительного устройства при разности разделяемых частот F1-F2 до 50 МГц.
Согласованная нагрузка 3 для получения малых габаритов выполнена на основе микрополоскового резистора.
Полезная модель частотно-разделительного устройства с моноблочными делителями и нагрузкой, которые соединены между собой гибкими коаксиальными кабелями, достаточно легко размещается в малых свободных объемах изделия, имеет высокие электрические характеристики и работает при большом уровне входной мощности.
Опытный образец данного устройства в диапазоне частот 1-1,5 ГГц при разносе частот 50 МГц имеет входной коэффициент стоячей волны менее 1,25. При этом развязка выходов составляет более 20 дБ, а входная непрерывная мощность по каждой частоте достигает 60 Вт. Габаритные размеры делителей и поглощающей нагрузки не превышают 60×50×20 мм, а разность длин кабелей с учетом их коэффициента укорочения составляет ~2400 мм.