МУЛЬТИПЛЕКСОР Российский патент 2000 года по МПК H01P1/213 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для разделения и сложения сигналов в широком частотном диапазоне.

Известен мультиплексор, содержащий общий вход для приема первого составного электромагнитного сигнала, который включает входной трансформатор с распределенным резонатором, несколько полосно-пропускающих фильтров, каждый из которых первыми концами соединен с общим входом, а вторыми концами - с общим выходом для формирования второго составного электромагнитного сигнала. Каждый из полосно-пропускающих фильтров содержит по крайней мере один распределительный резонатор, а общий выход снабжен выходным трансформатором с распределенным резонатором (Патент США N 5191305, кл. H 01 P 1/20,1993).

Недостатком известного мультиплексора является отсутствие возможности для получения эллиптических частотных электрических характеристик и для получения полюсов затухания частотной характеристики коэффициента передачи, ограниченное число разделяемых частотных каналов (только два) и достаточно большие габаритные размеры.

Известен мультиплексор, содержащий корпус, входной высокочастотный разъем, соединенный с входным трансформатором, выходной высокочастотный разъем, параллельно установленные полосно-пропукающие фильтры с различными полосами пропускания, выполненные на линиях с распределенными параметрами, каждый из которых снабжен регулировочными элементами (Заявка Японии N 61-50524, кл. H 01 P 1/213, 1986).

Мультиплексор по заявке N 61-50524 по общности решаемых задач и конструктивному выполнению наиболее близок к изобретению и выбран в качестве прототипа.

Однако известный мультиплексор не позволяет получить эллиптические частотные электрические характеристики и получить полюса затухания частотной характеристики коэффициента передачи, а также имеет ограниченное число разделяемых частотных каналов (только два).

Техническим результатом изобретения является создание мультиплексора с эллиптическими частотными электрическими характеристиками, с обеспечением возможности для получения полюсов затухания частотной характеристики коэффициента передачи, с увеличенным количеством разделяемых частотных каналов (до шести) при небольших габаритах и массе.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном мультиплексоре, содержащим корпус, входной высокочастотный разъем, соединенный с входным трансформатором, выходной высокочастотный разъем, параллельно установленные полосно-пропускающие фильтры с различными полосами пропускания, выполненные на линиях с распределенными параметрами, каждый из которых снабжен регулировочными элементами, на первой и второй сторонах корпуса выполнены расположенные соосно ряды запредельных волноводов, образующих два слоя, запредельные волноводы, выполненные на первой стороне корпуса, объединены между собой отрезком входного запредельного волновода, расположенного у входного высокочастотного разъема, часть резонаторов полосно-пропускающих фильтров установлена в запредельных волноводах на первой стороне корпуса, а остальные резонаторы - в запредельных волноводах на второй стороне корпуса, причем оси противолежащих резонаторов совпадают, в общей стенке корпуса между запредельными волноводами первого и второго слоев выполнены отверстия, в которых размещены элементы связи между несоседними резонаторами и элементы связи между средними соседними резонаторами, при этом длина каждого резонатора меньше 1/4 λ , где λ - длина волны, каждый полосно-пропускающий фильтр снабжен выходным высокочастотным разъемом, входной трансформатор установлен в отрезке входного запредельного волновода. Входной высокочастотный разъем установлен на одной из торцевых стенок корпуса или в средней части одной из боковых стенок корпуса.

Элемент связи выполнен в виде зонда, установленного на первой стороне корпуса и проходящего в отверстие в общей стенке корпуса через диэлектрический изолятор или в виде зонда, установленного в отверстии общей стенки корпуса через диэлектрический изолятор, и регулировочного элемента, расположенного соосно с зондом на первой стенке корпуса или в виде U-образного зонда, установленного в отверстии общей стенки корпуса через диэлектрический изолятор, причем один конец U-образного зонда короткозамкнут на корпус, а другой его конец разомкнут, и регулировочного элемента, расположенного на первой стенке корпуса соосно разомкнутому концу U-образного зонда.

Согласно другим вариантам элемент связи выполнен в виде C- или S-образного зонда, установленного в отверстии общей стенки корпуса на металлической втулке через диэлектрический изолятор, причем концы зонда короткозамкнуты на втулку.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен мультиплексор с входным высокочастотным разъемом, установленным на одной из торцевых стенок корпуса.

На фиг. 2 - мультиплексор с входным высокочастотным разъемом, установленным в средней части одной из боковых стенок корпуса.

На фиг. 3 - 7 изображены варианты выполнения элемента связи.

На фиг. 8 показана частотная характеристика коэффициента стоячей волны (1 - нижней частоты, 2 - верхней частоты).

На фиг. 9 показаны частотные характеристики коэффициентов передачи каналов мультиплексора.

Мультиплексор (фиг. 1 и 2) содержит корпус 1, входной высокочастотный разъем 2, выходной высокочастотный разъем 3, дополнительные выходные высокочастотные разъемы 4, запредельные волноводы 5, входной трансформатор 6, резонаторы 7 полосно-пропускающих фильтров, регулировочные элементы 8, элементы 9 связи, дополнительные элементы 10 связи, общую стенку 11 корпуса, отрезок 12 входного запредельного волновода.

В мультиплексоре входной высокочастотный разъем 2 установлен на одной из торцевых стенок корпуса 1 (фиг. 1) или в средней части одной из боковых стенок корпуса 1 (фиг. 2) и соединен с входным трансформатором 6, установленным в отрезке 12 входного запредельного волновода.

На первой и второй сторонах корпуса 1 выполнены расположенные соосно ряды запредельных волноводов 5, образующих два слоя, причем запредельные волноводы 5, выполненные на первой стороне корпуса 1, объединены между собой отрезком 12 входного запредельного волновода, расположенного у входного высокочастотного разъема 2.

При размещении отрезка 12 входного запредельного волновода в средней части корпуса 1 между запредельными волноводами 5 первого слоя (фиг.2), во втором слое запредельные волноводы 5 разделены в средней части стенкой корпуса 1.

Часть резонаторов 7 полосно-пропускающих фильтров установлена в запредельных волноводах 5 на первой стороне корпуса 1, а остальные резонаторы 7 - в запредельных волноводах 5 на второй стороне корпуса 1, причем оси противолежащих резонаторов 7 совпадают.

В общей стенке 11 корпуса 1 между запредельными волноводами 5 первого и второго слоев выполнены отверстия, в которых размещены элементы 9 связи между средними соседними резонаторами 7 полосно-пропускающих фильтров и дополнительные элементы 10 связи между несоседними резонаторами 7 полосно-пропускающих фильтров.

Полосно-пропускающие фильтры с различными полосами пропускания установлены параллельно и выполнены на линиях с распределенными параметрами, причем каждый из полосно-пропускающих фильтров снабжен регулировочными элементами 8 и выходным высокочастотным разъемом 3 или 4. Длина каждого резонатора меньше 1/4λ, где λ - длина волны.

Элементы связи 10 (фиг. 3 - 7) могут иметь различное выполнение, которое определяется требуемыми характеристиками мультиплексора.

Наиболее простой с точки зрения конструктивного выполнения является элемент связи 10 (фиг. 3), выполненный в виде зонда 13, установленного на первой стороне корпуса 1 и проходящего в отверстие в общей стенке 11 корпуса 1 через диэлектрический изолятор 14.

Согласно другому варианту элемент связи 10 (фиг. 4) выполнен в виде зонда 13, установленного в отверстии общей стенки 11 корпуса 1 через диэлектрический изолятор 14, и регулировочного элемента 8, расположенного соосно зонду 13 на первой стенке корпуса 1, или (фиг.5) в виде U-образного зонда 13, установленного в отверстии общей стенки 11 корпуса 1 через диэлектрический изолятор 14, один конец U-образного зонда 13 короткозамкнут на корпус 1, а другой его конец разомкнут, и регулировочного элемента 8, расположенного на первой стенке корпуса 1 соосно разомкнутому концу U-образного зонда 13.

Элемент связи 10 согласно другим вариантам (фиг. 6, 7) содержит C-образный или S-образный зонд 13, установленный в отверстии общей стенки 11 корпуса 1 на металлической втулке 15 через диэлектрический изолятор 14, причем концы C-образного или S-образного зонда короткозамкнуты на втулку 15.

Мультиплексор работает следующим образом.

Электромагнитная энергия группового сигнала поступает на входной высокочастотный разъем 2 и возбуждает входной трансформатор 6, от которого возбуждаются сначала первые резонаторы 7 полосно- пропускающих фильтров, расположенных в первом слое запредельных волноводов 5, а затем передается через следующие резонаторы 7 на выходные высокочастотные разъемы 3 или 4. Резонаторы 7 полосно-пропускающих фильтров выполнены в виде коротких отрезков полосковых линий, при этом длина каждого резонатора 7 меньше 1/4 λ , где λ - длина волны. Резонаторы 7 расположены на общей стенке 11 корпуса 1 соосно и соосно им на первой и второй стенках корпуса 1 расположены регулировочные элементы 8 для настройки резонансных частот резонаторов 7.

Передача электромагнитной энергии между соседними резонаторами 7 полосно-пропускающих фильтров, расположенных в первом или втором слоях запредельных волноводов 5, осуществляется через элементы связи 9.

Для получения эллиптических частотных электрических характеристик в общей стенке 11 корпуса 1 выполнены отверстия, в которых расположены дополнительные элементы 10 связи между несоседними расположенными соосно резонаторами 7 на разных сторонах общей стенки 11 корпуса 1. Это позволяет существенно повысить крутизну скатов амплитудно-частотных характеристик полосно-пропускающих фильтров при реализации отрицательных связей или уменьшить нелинейность фазочастотных характеристик коэффициента передачи в полосе пропускания при реализации положительных дополнительных связей между несоседними резонаторами.

Каждый из полосно-пропускающих фильтров пропускает только часть электромагнитной энергии группового сигнала, которая соответствует его полосе пропускания, а остальные сигналы значительно ослабляет, делая их несоизмеримо малыми по сравнению с выделяемым сигналом. Таким образом мультиплексор осуществляет разделение нескольких сигналов с общего входа на отдельные выходы. Будучи пассивным взаимным СВЧ-устройством, мультиплексор решает также и обратную задачу объединения нескольких сигналов, спектры которых занимают различные неперекрывающиеся полосы частот, поступающих на отдельные канальные высокочастотные разъемы, передавая их в виде общего группового сигнала на входной высокочастотный разъем.

Зонды 13 элементов 10 связи, выполненных, как это показано на фиг. 3, 6, обычно являются неинвертирующими, а зонды 13 элементов 10 связи, выполненных, как это показано на фиг. 4, 7, обычно являются инвертирующими. Зонды 13 элементов 10 связи, выполненных, как это показано на фиг. 5, могут быть как инвертирующими, так и неинвертирующим, в зависимости от расположения петли связи относительно поля в соседнем резонаторе 7.

Регулирование глубины связи элементами 10 связи, выполненных, как показано на фиг. 3, 4, 5, осуществляется путем изменения глубины погружения зонда 13 или регулировочного элемента 8 через резьбовое отверстие, выполненное в стенке корпуса 1, а регулирование глубины связи элементами 10 связи, выполненных, как показано на фиг. 6, 7, осуществляется путем поворота втулок 15, установленных в отверстиях в общей стенке 11 корпуса 1, вокруг оси, при этом происходит изменение магнитного потока, пересекающего апертуры петель зондов 13 в верхнем и нижнем слоях запредельных волноводов 5.

При реализации многоканальных мультиплексоров технологически трудно разместить все полосно-пропускающие фильтры с одной стороны от входного высокочастотного разъема 2, в таких случаях целесообразно использовать конструктивное выполнение мультиплексора, показанное на фиг. 2, где полосно-пропускающие фильтры расположены с двух сторон от входного трансформатора 6, связанного с общим входным высокочастотным разъемом 2.

Предложенный мультиплексор обладает эллиптическими частотными электрическими характеристиками, имеет полюса затухания частотной характеристики коэффициента передачи за счет осуществления дополнительных связей между несоседними резонаторами. Число разделяемых частотных каналов мультиплексора может быть от двух до шести при его небольших габаритах и массе.

Высокие технические характеристики мультиплексора и большое количество потребителей данного вида продукции обуславливает практическую применимость изобретения.

Использование: разделение и сложение сигналов в широком частотном диапазоне. Мультиплексор содержит входной высокочастотный разъем, который установлен на одной из торцевых стенок корпуса или в средней части одной из боковых его стенок и соединен с входным трансформатором, установленным в отрезке входного запредельного волновода. На первой и второй сторонах корпуса выполнены расположенные соосно ряды запредельных волноводов, образующих два слоя, причем запредельные волноводы, выполненные на первой стороне корпуса, объединены между собой отрезком входного запредельного волновода, расположенного у входного высокочастотного разъема. Часть резонаторов полосно-пропускающих фильтров установлена в запредельных волноводах на первой стороне корпуса, а остальные резонаторы - в запредельных волноводах на второй стороне корпуса, причем оси противолежащих резонаторов совпадают. В общей стенке корпуса между запредельными волноводами первого и второго слоев выполнены отверстия, в которых размещены элементы и связи между средними соседними и несоседними резонаторами соответственно полосно-пропускающих фильтров. Каждый из полосно-пропускающих фильтров снабжен регулировочным элементом и выходным высокочастотным разъемом. Элементы связи имеют различное конструктивное выполнение, которое определяется требуемыми характеристиками мультиплексора. Техническим результатом является достижение эллиптических частотных электрических характеристик, при этом число разделяемых частотных каналов мультиплексора может быть от двух до шести при его небольших габаритах и массе. 7 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Мультиплексор, содержащий корпус, входной высокочастотный разъем, соединенный с входным трансформатором, выходной высокочастотный разъем, параллельно установленные полосно-пропускающие фильтры с различными полосами пропускания, выполненные на линиях с распределенными параметрами, каждый из которых снабжен регулировочными элементами, отличающийся тем, что на первой и второй сторонах корпуса выполнены расположенные соосно ряды запредельных волноводов, образующих два слоя, запредельные волноводы, выполненные на первой стороне корпуса, объединены между собой отрезком входного запредельного волновода, расположенного у входного высокочастотного разъема, часть резонаторов полосно-пропускающих фильтров установлена в запредельных волноводах на первой стороне корпуса, а остальные резонаторы - в запредельных волноводах на второй стороне корпуса, причем оси противолежащих резонаторов совпадают, в общей стенке корпуса между запредельными волноводами первого и второго слоев выполнены отверстия, в которых размещены элементы связи между несоседними резонаторами и элементы связи между средними соседними резонаторами, при этом длина каждого резонатора меньше 1/4λ, где λ - длина волны, каждый полосно-пропускающий фильтр снабжен выходным высокочастотным разъемом, входной трансформатор установлен в отрезке входного запредельного волновода. 2. Мультиплексор по п.1, отличающийся тем, что входной высокочастотный разъем установлен на одной из торцевых стенок корпуса. 3. Мультиплексор по п.1, отличающийся тем, что входной высокочастотный разъем установлен в средней части одной из боковых стенок корпуса. 4. Мультиплексор по п.1, отличающийся тем, что элемент связи выполнен в виде зонда, установленного на первой стороне корпуса и проходящего в отверстие в общей стенке корпуса через диэлектрический изолятор. 5. Мультиплексор по п.1, отличающийся тем, что элемент связи выполнен в виде зонда, установленного в отверстии общей стенки корпуса через диэлектрический изолятор, и регулировочного элемента, расположенного соосно с зондом на первой стенке корпуса. 6. Мультиплексор по п.1, отличающийся тем, что элемент связи выполнен в виде U-образного зонда, установленного в отверстии общей стенки корпуса через диэлектрический изолятор, причем один конец U-образного зонда короткозамкнут на корпус, а другой его конец разомкнут, и регулировочного элемента, расположенного на первой стенке корпуса соосно с разомкнутым концом зонда. 7. Мультиплексор по п.1, отличающийся тем, что элемент связи выполнен в виде С-образного зонда, установленного в отверстии общей стенки корпуса на металлической втулке через диэлектрический изолятор, причем концы зонда короткозамкнуты на втулку. 8. Мультиплексор по п.1, отличающийся тем, что элемент связи выполнен в виде S-образного зонда, установленного в отверстии общей стенки корпуса на металлической втулке через диэлектрический изолятор, причем концы зонда короткозамкнуты на втулку.