ПОГЛОЩАЮЩИЙ АМПЛИТУДНЫЙ КОРРЕКТОР Российский патент 1995 года по МПК H01P1/203 H01P1/22 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в частотно-селективных цепях, например для амплитудной коррекции, для поглощения мощности гармоник или для частотной дискриминации.

Известны согласованные амплитудные корректоры на основе трехдецибельных направленных ответвителей или ферритовых циркуляторов, к выходам которых подключены отражающие фильтры СВЧ [1] Недостатком известных корректоров является сложность конструкции и узкий рабочий диапазон частот.

Известен амплитудный корректор, содержащий диэлектрическую пластину, металлизированную с одной стороны, на другой стороне которой расположен проводник, соединяющий вход и выход корректора, и несколько перпендикулярных ему разомкнутых шлейфов, подключенных одним концом к проводнику через резисторы [2] Этот корректор имеет большие габариты при ограниченном ослаблении и отсутствии хорошего согласования.

Более простую конструкцию и широкий диапазон согласования имеет амплитудный корректор, который содержит диэлектрическую пластину, на одной стороне которой размещены проводник передающей линии, концы которого являются входом и выходом корректора, разомкнутый шлейф, подключенный к проводнику одним концом через первый резистор. На другой стороне пластины в металлическом основании под шлейфом по его оси выполнена короткозамкнутая на одном конце щель, пересекающая проекцию проводника в точке подключения к нему первого резистора и разомкнутая на другом конце, между кромками щели включен второй резистор. Электрические длины шлейфа и щели равны четверти длины волны.

Этот корректор имеет узкий диапазон частот по заданному уровню поглощения мощности и, следовательно, малую крутизну скатов амплитудно-частотной характеристики (АЧХ). Это обусловлено тем, что АЧХ имеет резонансный характер и определяется АЧХ резонатоpа на полосковом шлейфе. Каскадное соединение корректоров позволяет расширить полосу рабочих частот, но крутизна скатов АЧХ при этом практически не изменяется.

Цель изобретения создание поглощающего амплитудного корректора, имеющего при простой конструкции широкую полосу согласования и обеспечивающего любую заданную форму АЧХ. Увеличение диапазона частот поглощения мощности позволяет использовать предлагаемый корректор в качестве поглощающего фильтра или частотного дискриминатора.

Для этого в поглощающем амплитудном корректоре, содержащем диэлектрическую пластину, на одной стороне которой расположен проводник, концы которого являются входом и выходом соответственно, и шлейф, подключенный к проводнику одним концом через первый резистор, а на другой стороне диэлектрической пластины в заземляющем основании выполнена щель, короткозамкнутая на одном конце и разомкнутая на другом, расположенная вдоль шлейфа и перекрещивающаяся с проводником другим концом, на котором между кромками включен второй резистор, дополнительно введены 2n (n 1, 2, 3.) резисторов, первые n из которых включены между кромками щели, а вторые n в разрывы, выполненные в шлейфе, при этом электрические длины отрезков шлейфа между точками включения резисторов равны соответствующим по порядку от точки соединения шлейфа и щели проводником электрическим длинам отрезков щели между точками включения резисторов.

Предложенное включение дополнительных резисторов одновременно в разрывы полоскового шлейфа и в щель на одинаковом расстоянии от точки подключения шлейфа и щели к проводнику позволяет за счет распределенного поглощения мощности в этих резисторах сформировать АЧХ заданной формы при обеспечении согласования во всем диапазоне частот.

На фиг. 1 изображен предлагаемый корректор, вид сверху и вид снизу; на фиг. 2 эквивалентная схема предлагаемого корректора (а в режиме синфазного возбуждения, б в режиме противофазного возбуждения); на фиг.3 АЧХ предлагаемого корректора с тремя резисторами в шлейфе и тремя резисторами в щели, рассчитанного в виде широкополосного поглощающего фильтра.

Предлагаемый поглощающий амплитудный корректор содержит диэлектрическую пластину 1, на одной стороне которой расположен проводник 2, соединяющий вход и выход корректора. Разомкнутый шлейф 3 подключен к проводнику 2 через резистор 4. В шлейфе 3 выполнены разрывы, в которые включены резисторы 5 и 6. На другой стороне пластины 1 в металлическом основании 7 под осью симметрии шлейфа 3 выполнена щель 8. Один конец щели 8 короткозамкнут, а другой разомкнут непосредственно после пересечения щели 8 проекцией проводника 2. Разомкнутый конец щели выполнен в виде круглой выборки 9 в металлическом основании 7. Между кромками щели 8 включены пленочные резисторы 10-12. При этом резистор 10 включен у разомкнутого конца 9 щели 8, а резисторы 11, 12 на расстоянии друг от друга так, что электрические длины отрезков щели между соседними резисторами 10, 11 и 11, 12 равны электрическим длинам отрезков шлейфа 3 между резисторами 4, 5 и 5, 6 соответственно. Общая длина шлейфа 3 равна длине щели 8.

Волновые сопротивления микрополосково-щелевой линии, образованной шлейфом 3 и щелью 8, в режиме четного (ρ⁺⁺) и нечетного возбуждения (ρ^+-) выбираются условия согласования корректора по формуле
ρ⁺⁺ ρ^+- ρ_o² (1) где ρ_о волновое сопротивление входа и выхода.

Для обеспечения согласования корректора во всем диапазоне частот сопротивления соответствующих резисторов, включенных в шлейф 3 и щель 8 на одинаковых расстояниях от точки их подключения к проводнику 2, должны удовлетворять следующему условию:
R₄ ˙R₁₀ R₅ ˙R₁₁ R₆ ˙R₁₂ ρ_o² (2)
Формулы (1), (2) получены из условия согласования амплитудного поглощающего корректора на основе его анализа методом синфазно-противофазного возбуждения. Согласно этому методу параметры четырехполюсника, имеющего плоскость симметрии, могут быть определены через параметры производных двухполюсников, образованных при коротком замыкании и холостом ходе в плоскости симметрии. В качестве параметров двухполюсников удобно использовать их входные сопротивления и проводимости, при этом условие согласования четырехполюсника имеет вид
Y_вх,кз Z_вх,хх, (3) где Y_вх,кз нормированная входная проводимость в режиме противофазного возбуждения (плоскость короткого замыкания расположена по оси симметрии);
Z_вх,хх нормированное входное сопротивление в режиме синфазного возбуждения (по оси симметрии расположена плоскость холостого хода).

Так как эквивалентные схемы корректора в режимах синфазного и противофазного возбуждения дуальны (см. фиг.2) при любых электрических длинах Q, условие согласования (3) выполняется на всех частотах при выполнении условий (1) и (2).

При выполнении условия согласования для коэффициента передачи четырехполюсника можно записать
S₁₂= (4)
АЧХ корректора определяется частотной характеристикой Z_вх,хх или Y_вхкз и может быть сформирована определенным образом выбором сопротивлений резисторов 4, 5, 6 или 10, 11, 12, количеством этих резисторов и расстояний между ними. Например, при четвертьволновом расстоянии между резисторами может быть обеспечена Чебышевская характеристика поглощающего типа с широкой полосой поглощения, а значения сопротивлений резисторов и их количество выбираются по результатам синтеза многоступенчатых делителей мощности; эта характеристика представлена на фиг.3.

Таким образом, предлагаемый корректор при выполнении условий (1), (2) согласован во всем диапазоне частот, а его АЧХ может быть сформирована произвольно выбором сопротивлений резисторов и их количеством.

Поглощающий амплитудный корректор работает следующим образом.

СВЧ-сигнал, поступающий на вход, проходит по проводнику 2. Щель 8 за счет выполнения конца 9 разомкнутым разрывает цепь прохождения сигнала по проводнику 2. СВЧ-сигнал проходит на выход корректора одновременно в обход щели 8 по проводнику 3 через резисторы 4, 5, 6 и через включенные в щель 8 резисторы 10, 11, 12. На частотах, где электрическая длина Q равна k π (k 1, 2,), резисторы 10, 11, 12 шунтируются короткозамкнутым концом щели 8, а резисторы 4, 5, 6 не замыкаются на металлическое основание 7, и СВЧ-мощность проходит на выход. При электрической длине отрезков щели 8 и шлейфа 3 между резисторами, отличной от k π, часть СВЧ-мощности поглощается в резисторах 4, 5, 6 и 10, 11, 12, а часть проходит на выход; соотношение отраженной и прошедшей мощности соответствует выбранным значениям сопротивлений резисторов и определяет АЧХ корректора. При этом, так как выполняются условия (1), (2), отраженный сигнал отсутствует и корректор согласован на всех частотах.

Использование: техника СВЧ, в частотно-селективных цепях для амплитудной коррекции, для поглощения мощности или для частотной дискриминации. Сущность изобретения: поглощающий амплитудный корректор содержит диэлектрическую пластину, на одной стороне которой расположены проводник и шлейф, в разрыв которого включены пленочные резисторы. На другой стороне диэлектрической пластины под шлейфом выполнена щель, между кромками которой включены резисторы. Шлейф подключен к проводнику через резистор. Щель разомкнута на одном конце, а другим концом перекрещивается с проводником. В точке перекрещивания между кромками щели включен резистор. Электрические длины отрезков шлейфа и отрезков щели между точками включения одноименных резисторов равны. 3 ил.

ПОГЛОЩАЮЩИЙ АМПЛИТУДНЫЙ КОРРЕКТОР, содержащий диэлектрическую пластину, на одной стороне которой расположены проводник, концы которого являются входом и выходом поглощающего амплитудного корректора соответственно, и шлейф, подключенный к проводнику одним концом через первый резистор, а на другой стороне диэлектрической пластины размещено заземляющее основание, в котором выполнена щель, коротко-замкнутая на одном конце и разомкнутая на одном конце и разомнутая на другом, расположенная вдоль шлейфа и перекрещивающаяся с проводником другим концом, на котором между кромками включен второй резистор, отличающийся тем, что введены 2n (n 1, 2, 3,) резисторов, одна половина которых включена между кромками щели, а другая половина в разрывы, выполненные в шлейфе, при этом электрические длины отрезков шлейфа и отрезков щели между одноименными резисторами равны.