МИКРОПОЛОСКОВЫЙ ФИКСИРОВАННЫЙ АТТЕНЮАТОР Российский патент 2004 года по МПК H01P1/22 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к устройствам регулирования уровня сигнала с высокой степенью ослабления, и предназначено для использования в широкополосной радиоизмерительной аппаратуре, в частности при конструировании широкополосных, ступенчатых аттенюаторов.

Известны аттенюаторы (1-3), которые содержат плоский резистивный элемент, помещенный между двумя коаксиальными линиями. Такие аттенюаторы используются в диапазоне частот от 0 до 18 ГГц или до 26 ГГц в зависимости от сечения коаксиальных линий. Однако в указанных аттенюаторах максимальная величина ослабления без заметного уменьшения ослабления на верхних частотах не превышает 30 дБ из-за “пролезания” сигнала помимо поглощающего элемента на верхних рабочих частотах. Габаритные размеры таких аттенюаторов D13×34,2.

Изобретение решает задачу увеличения величины ослабления без уменьшения ослабления на верхних частотах при сохранении габаритных размеров.

Решение этой задачи возможно при применении нескольких каскадно соединенных поглощающих элементов, включенных в зигзагообразную желобковую микрополосковую линию.

Сущность изобретения заключается в том, что в микрополосковом фиксированном аттенюаторе, содержащем сверхвысокочастотный (СВЧ) тракт и поглощающие элементы с входными и выходными контактами. СВЧ-тракт включает изогнутые участки желобковой микрополосковой линии, соединяющие поглощающие элементы, и выполнен в виде зигзагообразной желобковой микрополосковой линии с несколькими каскадно-соединенными поглощающими элементами, закрыт экранирующей крышкой и герметизирован от воздействия окружающей среды, причем изогнутые участки желобковой микрополосковой линии должны обеспечивать отсутствие прямой видимости выходного контакта последующего поглощающего элемента от входного контакта предыдущего поглощающего элемента.

На фиг.1 представлен аттенюатор с величиной ослабления на 40 дБ, выполненный на зигзагообразных линиях, где 1 - желобковые мнкрополосковые линии, 2 - поглощающие элементы ПР1-1-16 (16 дБ), 3 - поглощающий элемент ПР1-1-8 (8 дБ)

На фиг.2 представлен аттенюатор с величиной ослабления на 80 дБ, выполненный на зигзагообразных линиях, где 1 - желобковая микрополосковая линия, 2 - поглощающие элементы ПР 1-1-16 (16 дБ), 4 - входной контакт поглощающего элемента, 5 - выходной контакт поглощающего элемента.

На фиг.3 приведены габаритные размеры аттенюатора с величиной ослабления на 80 дБ и 40 дБ, где 6 - экранирующая крышка, 7 - герметизирующая крышка.

На фиг.4 приведены характеристики ослабления аттенюаторов в диапазоне частот от 0 до 18 ГГц, где кривая 1 - характеристика заявляемого аттенюатора на 80 дБ, выполненного в виде микрополосковой зигзагообразной линии, кривая 2 - характеристика аттенюатора из пяти поглощающих элементов, соединенных каскадно и расположенных в одну горизонтальную линию

На фиг.5 приведена характеристика коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) для аттенюатора на 80 дБ, выполненного в виде микрополосковой зигзагообразной линии.

Микрополосковый фиксированный аттенюатор содержит желобковую микрополосковую линию (1), имеющую зигзагообразную форму, в которую каскадно включены несколько поглощающих элементов (2) и (3), имеющие входные (4) и выходные (5) контакты.

Для устранения СВЧ-излучения в пространство вся конструкция закрыта экранирующей крышкой (6) и герметизирована от воздействия окружающей среды дополнительно запаиваемой крышкой (7).

При конструировании были использованы серийные поглощающие элементы ПР1-1 размером 2×2 мм, которые выпускаются на величины ослабления 32 дБ, 16 дБ, 8 дБ и т.д. до 0,5 дБ в диапазоне частот до 18 ГГц и желобковый микрополосковый тракт шириной 2 мм, имеющий зигзагообразную форму, что препятствует прохождению "паразитного" сигнала с входа первого поглощающего элемента на выход второго поглощающего элемента и т.д.

Было исследовано два макета аттенюаторов: с ослаблением 40 и 80 дБ с использованием серийно выпускаемых поглощающих элементов ПР1-1-16 и ПР1-1-8.

Ослабление одного поглощающего элемента можно представить выражением

A=10 lg[P₁/(P₂+dP)],

где А - ослабление одного поглощающего элемента в дБ;

Р₁ - входная мощность;

Р₂ - мощность на выходе, связанная с затуханием в поглощающем элементе;

dP - мощность на выходе, зависящая от "паразитной" связи между входным и выходным контактом поглощающего элемента и частоты сигнала.

Как видно из выражения влияние величины dP на уменьшение затухания будет тем заметнее, чем больше величина затухания в поглощающем элементе т.е. чем меньше Р₂. Так для поглощающего элемента ПР1-1-32 (32 дБ) уменьшение величины затухания будет заметным, начиная с 15 ГГц, достигая 3 дБ на 18 ГГц. Для поглощающего элемента ПР1-1-16 (16 дБ) величина dP практически не влияет на ослабление сигнала до 18 ГГц.

Если каскадным образом соединить несколько поглощающих элементов, то возможна также дополнительная "паразитная" связь между входным контактом (4) первого поглощающего элемента и выходным контактом (5) второго поглощающего элемента, третьего и т.д. Поэтому уменьшение суммарного затухания двух каскадно соединенных ПР1-1-32 будет не 6 дБ, а порядка 8-10 дБ. Дополнительная "паразитная" связь возможна только по линиям прямой видимости между входом первого и выходом второго поглощающего элемента. Если же элементы расположить так, что это условие не будет выполняться (например желобковую микрополосковую линию, соединяющую первый и второй элемент изогнуть под углом), то суммарное затухание двух ПР1-1-32 на частоте 18 ГГц будет уменьшаться на 6 дБ. Поэтому применение поглотителей с ослаблением 32 дБ допустимо только до частот не выше 15 ГГц, где не проявляется “паразитная” связь.

Для устранения уменьшения затухания на высоких частотах при больших ослаблениях необходимо использовать несколько каскадно-соединенных поглощающих элементов с меньшей величиной затухания, чем у ПР1-1-32, (например ПР-1-16), помещенных в зигзагообразную желобковую микрополосковую линию. В аттенюаторе с поглощающим элементом ПР1-1-16 величина Р₂ гораздо больше, чем для поглощающего элемента ПР1-1-32, и влияние dP будет незначительным, поэтому затухание во всем диапазоне частот будет практически постоянным.

Аттенюатор с одним поглощающим элементом, имеющим величину ослабления 16 дБ, практически имеет постоянное затухание во всем диапазоне частот, а пять каскадно-соединенных поглощающих элементов (общее затухание 80 дБ), расположенных в экранированной зигзагообразной линии, имеют снижение суммарного затухания всего на 0,85 дБ, что показывает кривая 1. Если же пять поглощающих элементов 16 дБ расположигъ на одной прямой, то, начиная с 15 ГГц, затухание сигнала будет уменьшаться и на 18 ГГц уменьшится до 5 дБ, что показывает кривая 2.

Источники информации

1. Патент США N3227975. кл. 333-81, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР N573831, кл. Н 01 P 1/22, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР N1356057, кл. Н 01 Р 1/22, 1987.

Изобретение относится к области регулирования радиотехнических сигналов в широком диапазоне генерируемых частот с высокой степенью ослабления. Микрополосковый фиксированный аттенюатор включает несколько отрезков желобковых микрополосковых линий, между которыми находятся поглощающие элементы, количество которых зависит от необходимой величины затухания. Микрополосковый тракт аттенюатора, имеющий большую величину затухания (более 30 дБ) на верхних рабочих частотах, выполнен в виде зигзагообразной линии. Техническим результатом является увеличение величины ослабления без уменьшения ослабления на верхних частотах при сохранении габаритных размеров. 5 ил.

Микрополосковый фиксированный аттенюатор, содержащий сверхвысокочастотный (СВЧ) тракт и поглощающие элементы с входными и выходными контактами, отличающийся тем, что СВЧтракт включает изогнутые участки желобковой микрополосковой линии, соединяющие поглощающие элементы, и выполнен в виде зигзагообразной желобковой микрополосковой линии с несколькими каскадно-соединенными поглощающими элементами, закрыт экранирующей крышкой и герметизирован от воздействия окружающей среды, причем изогнутые участки желобковой микрополосковой линии должны обеспечивать отсутствие прямой видимости выходного контакта последующего поглощающего элемента, от входного контакта предыдущего поглощающего элемента.