МАЛОГАБАРИТНЫЙ ТРЕХСТУПЕНЧАТЫЙ НАПРАВЛЕННЫЙ ОТВЕТВИТЕЛЬ Российский патент 2005 года по МПК H01P5/18 

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к устройствам распределения мощности между линиями передачи (ЛП). Может быть использовано в СВЧ аппаратуре.

Среди направленных ответвителей (НО) на основе связанных ЛП с Т-волнами простейшим является одноступенчатый НО. Он образован из одного отрезка связанных однородных ЛП длиной l=λ _ср/4, где λ _ср - средняя длина волны рабочего диапазона частот (Levy R. Directional couplers. Advances Microwaves. - New York - London, Acad. Press, 1966, v.1, p.115-209; Мещанов В.П., Фельдштейн А.Л. Автоматизированное проектирование направленных ответвителей СВЧ. - М.: Связь, 1980. - 144 с.).

Достоинством идеально согласованного и направленного одноступенчатого НО является то, что фазовый сдвиг между волнами напряжения на его выходах не зависит от частоты и равен 90° .

Длина области связи одноступенчатого НО при λ _ср>50 см может достигать слишком больших значений, это является его недостатком.

Наиболее близким к предлагаемому является направленный малогабаритный трехступенчатый ответвитель, выполненный в виде двух отрезков однородных связанных ЛП с одинаковыми коэффициентами связи, имеющих разные длины, и включенного между ними отрезка несвязанных ЛП, при этом длина второго отрезка связанных ЛП в два раза больше длины первого отрезка связанных ЛП (См.: Сверхширокополосные микроволновые устройства / Под ред. А.П.Креницкого и В.П.Мещанова. - М.: Радио и связь, 2001. - С.296-299).

Достоинством этого ответвителя является то, что его длина меньше длины одноступенчатого НО, при этом их амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) при одинаковых номинальных значениях переходного ослабления С₀ в одном и том же рабочем диапазоне частот отличаются незначительно.

Недостатком прототипа является зависимость разности фаз волн напряжений на выходах ответвителя от частоты.

Задачей предлагаемого изобретения является достижение постоянной, равной 90° разности фаз волн напряжений на выходах ответвителя, без увеличения длины направленного ответвителя по сравнению с длиной прототипа.

Поставленная задача решается тем, что в малогабаритном трехступенчатом направленном ответвителе, содержащем отрезок несвязанных линий, размещенный между двумя отрезками связанных линий с одинаковыми коэффициентами связи, согласно предлагаемому решению, длины отрезков связанных линий выполнены равными друг другу, при этом сумма длин всех отрезков L≤ λ _ср/8. При L=λ _ср/8 и 10 дБ≥ С₀≥_{3 дБ длины отрезков связанных линий l1 удовлетворяют соотношению 0.015307≤ l1/λ ср≤0.038337, где С0 - номинальное значение переходного ослабления ответвителя. При L=λ ср/10 и 10 дБ≥ С0>3 дБ длины отрезков связанных линий l1 удовлетворяют соотношению 0.001483≤ l1/λ ср≤0.024162.}

Изобретение поясняется чертежами, где на Фиг.1 приведено схематическое изображение предлагаемого ответвителя; на фиг.2 приведена частотная характеристика переходного ослабления предлагаемого 3 дБ НО в октавной полосе частот, где

1 - вход НО;

2 - первый выход;

3 - второй выход;

4 - третий выход;

5 - первый отрезок связанных ЛП;

6 - отрезок одиночных ЛП;

7 - второй отрезок связанных ЛП.

Направленный ответвитель состоит из двух отрезков связанных линий передачи 5 и 7, имеющих одинаковые длины l₁ и коэффициенты связи K₁, и отрезка несвязанных линий передачи 6 длиной l₂ с коэффициентом связи К₂=0. Вход 1 первого отрезка связанных ЛП является входом 1 направленного ответвителя. Выход 2 первого отрезка связанных ЛП является выходом 2 направленного ответвителя. Выходы 3 и 4 второго отрезка связанных ЛП служат выходами 3 и 4 направленного ответвителя.

Предлагаемый направленный ответвитель работает следующим образом: высокочастотная мощность поступает на вход 1, распространяется по отрезкам 5-7 и делится на две части. Одна часть мощности выделяется на выходе 3, а другая ее часть благодаря электромагнитной связи направленного ответвителя выделяется на выходе 2. Мощность на выходе 2 будет ослаблена по сравнению с мощностью на входе 1 на величину переходного ослабления С₀. При этом мощность на выход 4 не поступает и он оказывается развязанным по отношению ко входу 1.

В отличие от прототипа идеально согласованный и направленный ответвитель имеет постоянный, равный 90° фазовый сдвиг между волнами напряжений на выходах 2 и 3.

В таблицах 1, 2 для предлагаемого НО и прототипа для разных номинальных значений переходного ослабления С₀ приведены: δ - максимальное отклонение переходного ослабления ответвителя от номинального значения С₀ в октавной полосе частот, длины отрезков связанных ЛП и длина L/λ _ср.

Таблица 1Предлагаемый НОС₀, дБ1053δ , дБ0.63190.49120.3607l₁/λ _ср=l₃/λ _ср0.0153070.0357270.024162L/λ _ср0.1250.10.1Таблица 2ПрототипС₀, дБ1053.01δ , дБ0.53700.45260.3438l_l/λ _ср0.0050.010.02l₃/λ _ср0.010.020.04L/λ _ср0.12740.1090.1178

Из табл.1, 2 видно, что предлагаемый НО имеет меньшую длину по сравнению с прототипом, при незначительном увеличении максимального отклонения переходного ослабления от номинального значения.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к устройствам распределения мощности между линиями передачи. Техническим результатом изобретения является достижение постоянной, равной 90° разности фаз волн напряжений на выходах ответвителя, без увеличения длины направленного ответвителя. Поставленная задача решается тем, что в малогабаритном трехступенчатом направленном ответвителе, содержащем отрезок несвязанных линий, размещенный между двумя отрезками связанных линий с одинаковыми коэффициентами связи, согласно предлагаемому решению, длины отрезков связанных линий выполнены равными друг другу, при этом сумма длин всех отрезков L≤ λ _ср/8. При L=λ _ср/8 и 10 дБ≥ С₀≥_{3 дБ длины отрезков связанных линий l1 удовлетворяют соотношению 0.015307≤ l1/λ ср≤0.038337, где С0 - номинальное значение переходного ослабления ответвителя. При L=λ ср/10 и 10 дБ≥ С0≥3 дБ длины отрезков связанных линий l1 удовлетворяют соотношению 0.001483≤ l1/λ ср≤0.024162. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.}

1. Малогабаритный трехступенчатый направленный ответвитель, содержащий отрезок несвязанных линий, размещенный между двумя отрезками связанных линий с одинаковыми коэффициентами связи, отличающийся тем, что длины отрезков связанных линий равны друг другу, при этом сумма длин всех отрезков L≤ λ _ср/8, где λ _ср – средняя длина волны рабочего диапазона частот.2. Малогабаритный трехступенчатый направленный ответвитель по п.1, отличающийся тем, что при L=λ _сp/8 и 10дБ≥ С₀≥_{3дБ длины отрезков связанных линий l1 удовлетворяют соотношению 0.015307≤ ll/λ ср≤0.038337, где С0 - номинальное значение переходного ослабления ответвителя.}3. Малогабаритный трехступенчатый направленный ответвитель по п.1, отличающийся тем, что при L=λ _ср/10 и 10дБ≥ С₀≥_{3дБ длины отрезков связанных линий l1 удовлетворяют соотношению 0.001483≤ l1/λ ср≤0.024162.}