ДЕЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

Полезная модель относится к радиотехнике и предназначена для использования в антенно-фидерных трактах различного назначения.
В качестве аналога выбрано устройство с квадратурным делителем в составе частотно-разделительного устройства, описанного в патенте на полезную модель №99675 МПК Н03Н 7/19 (2006.01).
Квадратурные делители можно выполнить на различной элементной базе. Несколько вариантов таких делителей приведены в книге Проектирование радиопередающих устройств под ред. В.В.Шахгильдяна, М. «Радио и связь», 1993 г., с.251-261. Наиболее близким по конструктивным признакам является квадратурный делитель мощности на линиях с электромагнитной связью, который имеет широкую полосу рабочих частот, и небольшие габариты. Данный вариант делителя применяется в частотно-разделительных устройствах с большим разносом суммируемых частот.
Конструктивная реализуемость этого варианта квадратурного делителя со связью 3 дБ обеспечивается путем применения микрополосковых многопроводных линий с электромагнитной связью. В различных вариантах делителей число таких линий выбирается равным от трех до восьми.
0
0
Применение микрополосковых многопроводных линий позволяет конструктивно реализовать достаточно малые по ширине связанные линии передачи, в результате чего получаем малые габариты прибора. Например, в наиболее простом по конструкции варианте делителя с тремя связанными линиями их ширина составляет W=0,73 мм, а величина зазора между ними равняется S=0,43 мм. При этом подложка делителя выполняется из стандартного органического диэлектрика типа ФЛАН-10 толщиной h=10 мм с диэлектрической проницаемостью ε=10.
Данный квадратурный делитель мощности на микрополосковых многопроводных связанных линиях выбран в качестве прототипа.
0
0
1
Недостатком выбранного прототипа является то, что четыре его выходные линии имеют большую ширину - более чем в 10 раз превышающую ширину самих связанных линий. Это обусловлено тем, что выходные линии делителя, имеют выходы на стандартные соединители с волновым сопротивлением Z=50 Ом. При большой толщине подложки равной h=10 мм и ее высокой диэлектрической проницаемости ε=10 эти выходные линии имеют расчетную ширину равную W=9,6 мм.
В результате этого возникает резкий перепад размеров полосковых проводников в местах сочленения выходных и связанных линий делителя, что приводит к появлению в этих местах паразитных емкостей на корпус, которые ухудшают согласование и развязку делителя в полосе рабочих частот.
Для компенсации этих паразитных емкостей используют выборочную подрезку широких выходных линий в местах их стыка с узкими связанными линиями. Однако такая подрезка эффективна лишь в узкой полосе рабочих частот (см. книгу Конструирование и расчет полосковых устройств под ред. И.С.Ковалева, М. «Советское радио», 1974 г., с.176-177). Широкие выходные линии делителя, кроме того, заметно увеличивают его продольные размеры.
Задачей полезной модели является создание квадратурного делителя мощности со связью 3,0 дБ на микрополосковых многопроводных линиях с электромагнитной связью, где выходные линии делителя имеют ширину, близкую к ширине связанных линий.
1
0
1
3
0
Поставленная задача решается тем, что в полезной модели подложка выполнена ступенчатой так, что она имеет малую толщину h под выходными линиями делителя и большую толщину h под связанными линиями. При этом толщина h выбрана такой, что выходные линии делителя имеют ширину W, близкую к ширине связанных линий W.
1
0
0
Сущность полезной модели поясняется чертежами фиг.1 и фиг.2. На чертеже фиг.1 приведена конструкция прототипа, где показаны: 1-4 выводы делителя (выходные линии) и их ширина W; 5 - связанные линии шириной W; 6 - подложка микрополосковой платы прототипа толщиной h; 7 - плоское основание корпуса делителя.
Здесь входной сигнал делителя, поданный на линию 1, разделяется между выходами линий 2, 3. При этом выход линии 4 развязан с линией 1 входа делителя. Выходные линии 1-4 делителя специально подрезаны 8 в местах их соединения со связанными линиями, а также в местах их соединения с внешними радиочастотными соединителями делителя 9 и 10.
3
0
0
1
На чертеже фиг.2 приведена конструкция полезной модели, где показаны: 11-14 выходные линии делителя с уменьшенной шириной проводников W; 5 - узкие связанные линии шириной W; 15 - ступенчатая подложка микрополосковой платы толщиной h под связанными линиями и толщиной h под выходными линиями; 16 - ступенчатое основание корпуса делителя.
3
1
1
3
0
1
Поскольку ширина выходных микрополосковых линий W зависит от толщины расположенной под ними подложки h (см. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств под ред. В.И.Вольмана, М. «Радио и связь», 1982 г., с.63), то подбором этой толщины h можно всегда получить ширину выходных линий W близкую к ширине связанных линий W. Например, при уменьшении толщины подложки под выходными линиями до величины h=1,0 мм
3
0
0
их ширина будет составлять W=0,96 мм. Связанные линии при этом будут иметь прежнюю ширину W=0,73 мм при толщине подложки под ними равной h=10 мм.
В результате этого в полезной модели исчезает необходимость подрезки проводников выходных линий. Одинаковость проводников существенно расширяет полосу рабочих частот делителя при высоком согласовании его входов и высокой развязки входа делителя с третьим выходом.
Разработанный делитель в полосе рабочих частот 200-300 МГц имеет расчетное КСВН по входу и выходам менее 1,03, расчетная развязка при этом превышает 50 дБ, а коэффициент деления находится в пределах . В связи с этим, продольные габариты делителя уменьшены на величину порядка 20 мм.