ДВУНАПРАВЛЕННЫЙ СВЧ УСИЛИТЕЛЬ
BIDIRECTIONAL MICROWAVE AMPLIFIER

Изобретение относится к радиотехнике, а более конкретно к СВЧ усилителям.
Известен приемопередатчик (Хуако Р.А. "Исследование возможности построения одноантенного ретранслятора с коэффициентом усиления больше единицы". ISSN 2073-3909, "Инфокоммуникационные технологии", том 10, №2, 2012, стр 76), в котором прием и передача сигналов осуществляются одновременно через одну и ту же антенну, выход которой подключен к первому плечу трехплечевого циркулятора. Ко второму по направлению циркуляции плечу циркулятора подключен вход усилителя, выход которого соединен с третьим по направлению циркуляции плечом циркулятора. В известном приемопередатчике вместо циркулятора может быть применен направленный ответвитель. В случае необходимости в состав усилителя может быть дополнительно введен модулятор. Недостатком известного приемопередатчика является небольшое усиление, которое ограничено величиной развязки, обеспечиваемой примененным циркулятором или направленным ответвителем. Коэффициент усиления известного приемо-передатчика может быть увеличен путем включения в его фидерный тракт некого гипотетического двунаправленного СВЧ усилителя.
Известен двунаправленный СВЧ усилитель ABDA 2,4/1 (http://www.betatvcom.dn.ua/ABDA-2-4.shtml). Известный двунаправленный усилитель содержит, в частности, два коммутатора, переключающих два встречно направленных усилителя, что позволяет устройству работать в полудуплексном режиме. Известный усилитель не способен одновременно усиливать сигналы в прямом и обратном направлениях.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание двунаправленного СВЧ усилителя, способного усиливать сигналы в обоих направлениях без их временного или частотного разделения. В предлагаемом изобретении технический результат достигается тем, что в схеме известного двунаправленного усилителя коммутаторы заменены циркуляторами или направленными ответвителями.
На фигуре 1 приведена схема двунаправленного СВЧ усилителя с использованием трехплечевых циркуляторов.
На фигуре 2 приведена схема двунаправленного СВЧ усилителя с использованием направленных ответвителей.
Двунаправленный СВЧ усилитель построенный по схеме, приведенной на фигуре 1, работает следующим образом. Усиливаемый сигнал прямого направления поступает на первый вход устройства, образованный первым плечом первого дополнительно введенного циркулятора 1. Со второго по направлению циркуляции плеча циркулятора 1 усиливаемый сигнал прямого направления поступает на вход первого усилителя 2 и усиливается в нем. Усиленный сигнал прямого направления с выхода усилителя 2 поступает на третье плечо дополнительно введенного второго циркулятора 3 и далее на первое плечо второго циркулятора 3, образующее второй вход устройства. Усиливаемый сигнал обратного направления поступает на второй вход устройства, образуемый первым плечом второго циркулятора 3 и далее через второе по направлению циркуляции плечо второго циркулятора 3 поступает на вход второго усилителя 4. Усиленный сигнал обратного направления с выхода усилителя 4 поступает на третье плечо циркулятора 1 и далее на первое плечо циркулятора 1. При том условии, что суммарный коэффициент усиления применяемых усилителей 2 и 4 не превышает суммарную развязку между вторыми и третьими плечами циркуляторов 1 и 3, устройство работает как двунаправленный СВЧ усилитель.
Аналогичным образом работает двунаправленный СВЧ усилитель, построенный с использованием направленных ответвителей по схеме, приведенной на фиг.2. При этом варианте построения усиливаемый сигнал прямого направления поступает на первый вход устройства, образованный входом прямого плеча направленного ответвителя 5. К выходу прямого плеча направленного ответвителя 5 подключен вход усилителя 2, а выход усилителя 2 соединен со входом ответвляющего плеча направленного ответвителя 6. Усиливаемый сигнал обратного направления со второго входа устройства, образуемого входом прямого плеча направленного ответвителя 6, через выход прямого плеча направленного ответвителя 6 поступает на вход усилителя 4, усиливается в нем и через вход ответвляющего плеча направленного ответвителя 5 поступает на первый вход устройства. При том условии, что суммарный коэффициент усиления применяемых усилителей не превышает суммарной развязки между прямыми и ответвляющими плечами направленных ответвителей, устройство работает как двунаправленный СВЧ усилитель.
В эксперименте по предложенной схеме удалось построить двунаправленный СВЧ усилитель на ферритовых циркуляторах ФЦК2-69, работающий в полосе частот (6-12) ГГц и имеющий суммарный коэффициент усиления 28 ДБ при прохождении сигнала в обоих направлениях. В варианте с использованием направленных ответвителей удалось построить двунаправленный СВЧ усилитель, работающий в полосе частот (0,45-2) ГГц и имеющий суммарный коэффициент усиления 15 ДБ при прохождении сигнала в обоих направлениях. Уместно отметить, что двунаправленные СВЧ усилители на циркуляторах, существенно превосходя по усилению двунаправленные СВЧ усилители на направленных ответвителях, уступают им в широкополосности.