СВЧ-МОДУЛЯТОР Российский патент 1998 года по МПК H03C7/02 

Изобретение предназначено для использования в широкополосных системах передачи и распределения информационных потоков между физическими объектами вообще, и в частности в технических многоканальных оптоэлектронных системах передачи и коммутации информационных сигналов.

Известны СВЧ-модуляторы, которые построены на базе модуляционных волноводов. Такие модуляторы используются при амплитудно-импульсной модуляции и в основном как СВЧ-переключатели (Боголюбов В.А. и др. Управляемые ферритовые устройства СВЧ. - М.: Советское радио, 1972, с.37, рис. 21).

Из всех СВЧ-модуляторов наиболее близким по технической сущности и назначению является техническое решение, описанное в патенте США N 5017893, кл. 5 H 03 C 7/02 (Бюллетень изобретений стран мира, 1993, N2, с.46). Этот модулятор состоит из Y-циркулятора, содержащего три волноводных плеча и две ферритовые вставки, имеющие между собой зазор и расположенные на внутренних стенках волновода циркулятора. Первое плечо Y-циркулятора является входом несущих колебаний фиксированной частоты, второе плечо нагружено на поглощающую нагрузку и с помощью щелевой связи на переключающий диод, а третье его плечо является выходом модулированного колебания.

Такие модуляторы не обладают помехоустойчивостью и широкополосностью, функциональные возможности их сужены до импульсного переключающего устройства СВЧ-колебаний при их сложном конструктивном исполнении.

Технической задачей изобретения является создание СВЧ-модулятора, который позволит обеспечить повышенную помехоустойчивость, многоканальность и адресность передачи при упрощенной конструкции.

Техническая задача решается тем, что СВЧ-модулятор, состоящий из Y-циркулятора, содержит три волноводных плеча и ферритовые вставки, имеющие между собой зазор и расположенные на внутренних стенках волновода циркулятора, первое плечо которого служит входом для несущих колебаний фиксированной частоты. К одному из плеч циркулятора подсоединена поглощающая нагрузка, а другое плечо служит выходом модулированных колебаний, в котором новым является то, что на его первое плечо Y-циркулятора подано N несущих колебаний различных частот, а в зазор ферритовых вставок введено N вкладышей, обладающих ферромагнитными свойствами, и так, что каждый из них находится в поле своей катушки индуктивности, расположенной на внешней стороне волновода циркулятора, при этом на катушки подано N различных модулирующих сигналов. Кроме того, в заявленном СВЧ-модуляторе несущие колебания поданы на первое плечо через коаксиально-волноводный переход и ферритовый вентиль, а второе плечо использовано как выходное, к которому присоединен амплитудный ограничитель и коаксиально-волноводный переход, к третьему плечу подключена поглощающая нагрузка.

Проведенное патентное исследование и испытания макета СВЧ-модулятора подтверждают его новизну, изобретательский уровень и промышленную применимость. Предложенный СВЧ-модулятор реализует интеграцию операций, как-то: по канальной угловой модуляции несущих колебаний в виде проходящих электромагнитных волн, многоканальности и адресности несущих колебаний. Полученная угловая модуляция в сравнении с амплитудно-импульсной в прототипе повышает помехоустойчивость в предложенном СВЧ-модулятора, а наличие множества несущих колебаний и множества индивидуальных источников модуляции этих несущих обусловливает многоканальность и адресность устройства. Такие СВЧ-модуляторы открывают возможность создания технической системы передачи и распределения каналов электросвязи без наличия пространственно-временных коммутационных устройств - основы современных автоматических телефонных станций. Все это дает значительное снижение затрат на создание сетей электросвязи с интеграцией услуг и структур при росте качества их функционирования. При этом упрощается конструкция СВЧ-модулятора за счет применения набора типовых элементов замены.

На чертеже приведена блок-схема устройства. Она содержит Y-циркулятор 1, на первое плечо 2₁ которого через ферритовый вентиль 3 и коаксиально-волноводный переход 4 подано N несущих колебаний различных частот 5_i• 5_N. Между ферритовыми вставками 6 введено N вкладышей, обладающих ферромагнитными свойствами 7₁ • 7_i • 7_N, при этом на внешней широкой стороне циркулятора 1 расположено N катушек индуктивности 8₁ • 8_N, на каждую из которых подан модулирующий сигнал 9₁ • 9_i • 9_N. Второе плечо 2₂ использовано как выходное, к которому присоединен амплитудный ограничитель 10 и коаксиально-волноводный переход 4, с выхода последнего поступает N модулированных колебаний 11₁ • 11_i • 11_N. К третьему плечу 2₃ подключена поглощающая нагрузка 12.

Устройство работает следующим образом. Несущие колебания 5₁ • 5_i • 5_N поступают через коаксиально-волноводный переход 4 и ферритовый вентиль 3 на плечо 2₁ циркулятора 1. Далее электромагнитные волны несущих колебаний различных частот 5₁ • 5_i • 5_N воздействуют селективно на вкладыши 7₁ • 7_i • 7_N, расположенные между ферритовыми вставками 6. В каждом таком вкладыше 7, находящемся под воздействием магнитного поля своей катушки 8, протекает процесс угловой модуляции несущего колебания 5_i. Далее суммарный групповой электромагнитный поток, состоящий из N модулированных колебаний, поступает на выходное плечо 2₂, и далее через амплитудный ограничитель 10 и коаксиально-волноводный переход 4 на выход модулированных колебаний 11₁•11_i•11_N. Электромагнитные колебания, отраженные от плеча 2₂, поступают через плечо 2₃ на поглощающую нагрузку 12.

Размещение в зазоре между ферритовыми вставками Y-циркулятора вкладышей с ферромагнитными свойствами, каждый из которых находится в магнитном поле своей катушки, расположенной вне волновода циркулятора, а также включение на входе ферритового вентиля и на выходе амплитудного ограничителя СВЧ-колебаний, выгодно отличает предложенный СВЧ-модулятор от прототипа, так как достигнутый эффект многоканальности сочетается с процессом угловой модуляции по каждому несущему колебанию и адресностью модулирующих сигналов. В результате такой интеграции операций возможно, например, создать автоматическую телефонную сеть без наличия в ней традиционных систем коммутации, а системы каналообразования аппаратно и программно упростить, снизив их размерность по элементной базе на два и более порядка.

Изобретение предназначено для использования в широкополосных системах передачи и распределения информационных потоков между физическими объектами вообще, и в частности в технических многоканальных оптоэлектронных системах передачи и коммутации информационных сигналов. Сущность изобретения заключается в том, что в СВЧ-модуляторе, состоящем из Y-циркулятора, содержащего три волноводных плеча и ферритовые вставки, имеющие между собой зазор и расположенные на внутренних стенках волновода циркулятора, первое плечо которого является входом несущих колебаний фиксированной частоты, к одному из плеч циркулятора подсоединена поглощающая нагрузка, а другое плечо является выходом модулированных колебаний, новым является то, что на его первое плечо подано N несущих колебаний различных частот, а в зазор ферритовых вставок введено N вкладышей, обладающих ферромагнитными свойствами, и так, что каждый из них находится в поле своей катушки индуктивности, расположенной на внешней стороне волновода циркулятора, при этом на катушки подано N различных модулирующих сигналов. При этом первое плечо служит входом N несущих колебаний, поданных через коаксиально-волноводный переход и ферритовый вентиль, а второе плечо использовано как выходное, к которому присоединен амплитудный ограничитель и коаксиально-волновидный переход, к третьему плечу подключена поглощающая нагрузка. В предлагаемом СВЧ-модуляторе достигнутый эффект многоканальности сочетается с процессом фазовой модуляции по каждому каналу и их адресностью. При этом появляется возможность создания автоматических телефонных станций без традиционных систем коммутации, а системы каналообразования упростить, снизив их размерность по элементной базе на два и более порядков. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. СВЧ-модулятор, содержащий Y -циркулятор с тремя волноводными плечами, ферритовыми вставками, имеющими между собой зазор и расположенными на внутренних стенках волновода циркулятора, первое плечо которого является входом, второе плечо служит выходом, а к третьему плечу циркулятора подсоединена поглощающая нагрузка, отличающийся тем, что на его первое плечо подано N несущих колебаний различных частот, а в зазор ферритовых вставок введено N вкладышей, обладающих ферромагнитными свойствами, каждый из них установлен в поле своей катушки индуктивности, расположенной на внешней стороне волновода циркулятора, при этом на катушки подано N различных модулирующих сигналов. 2. СВЧ-модулятор по п.1, отличающийся тем, что колебания поданы через последовательно соединенные коаксиально-волноводный переход и ферритовый вентиль, выход которого соединен с первым плечом Y -циркулятора, а ко второму плечу последнего подключены последовательно соединенные амплитудный ограничитель и волноводно-коаксиальный переход.