СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК НАПРАВЛЕННОГО ОТВЕТВИТЕЛЯ Российский патент 2008 года по МПК H01P5/18 

Способ относится к антенно-волноводной СВЧ-технике и предназначен для использования в волноводных распределительных системах (ВРС) фазированных антенных решеток (ФАР) и СВЧ-трактах радиолокационных станций.

Известна зависимость характеристик направленных ответвителей (НО) от их конструктивных параметров: формы, координат, количества и размеров щелей связи, а также подбора сечений основного и вторичного волноводов [«Справочник по элементам радиоэлектронных устройств»./ Ред. Дулин В.Н., Жук М.С. г.Москва, изд. Энергия, 1977 г., с.455-459]. Однако в этой работе не упоминается f_рез (параметр важный для диапазонных устройств) и не сформулирован способ изменения электрических характеристик направленных ответвителей в диапазоне частот. Известны и широко используются в практике способы изменения переходного ослабления НО путем изменения длины узких прямоугольных щелей и высоты волноводных каналов безотносительно к диапазонности направленных ответвителей [«Антенны и устройства СВЧ (проектирование ФАР)»./ Ред. Воскресенский Д.И. г.Москва, «Радио и связь», 1981 г., с.244] или количества щелей в области связи [«Антенно-фидерные устройства». Лавров А.С., Резников Г.Б. г.Москва, «Сов. радио», 1974 г., с.354-355].

В обеих работах отсутствуют способы управления диапазонностью НО без существенного изменения переходного ослабления C(f₀) на средней частоте рабочего диапазона при одновременной минимизации частотного декремента затухания , (где С - переходное ослабление НО, a f - частота СВЧ-сигнала, f₀ - средняя частота рабочего диапазона).

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому способу является способ уменьшения частотного декремента затухания за счет варьирования размеров l (длины), d (ширины), α (угла наклона) и координат щелей, размеров сечений (а и b) и взаимной ориентации (β) волноводных каналов при возможном уменьшении переходного ослабления, рассмотренный в работе [Синани А.И., Позднякова Р.Д., Митин В.А. «Волноводная распределительная система для бортовой антенны с электронным управлением лучом». Сб. «Антенны», №6 (61), 2002 г.]. Однако и это техническое решение касается лишь общих методов минимизации частотного декремента затухания в относительно небольшом диапазоне частот (Δf_раб=5-10%f₀) и не рассматривает диапазонные свойства направленных ответвителей и влияние на диапазонность положения резонансной частоты (f_рез) НО.

Таким образом, недостатками известных технических решений являются

- ограниченная ширина исследуемого диапазона (<10%f₀);

- увеличение частотного декремента затухания в диапазоне, превосходящем 10%f₀, особенно для НО с большими связями (С<5-6 дБ);

- увеличение переходного ослабления в процессе его стабилизации в диапазоне частот;

- отсутствие данных о f_рез НО и его воздействии на диапазонность НО.

Технический результат предложенного изобретения заключается в расширении рабочего диапазона частот при одновременной минимизации изменений переходного ослабления на средней частоте рабочего диапазона и частотного декремента затухания, и, как следствие, стабилизация переходного ослабления направленного ответвителя в этом диапазоне.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что способ основан на передаче части СВЧ-сигнала из основного во вторичный волновод через щели связи, расположенные на общей широкой стенке основного и вторичного волноводов, и уменьшении частотного декремента затухания, при этом направленный ответвитель на средней частоте рабочего диапазона f₀ имеет известное переходное ослабление и известный частотный декремент затухания.

Улучшение функциональных возможностей НО обеспечивается в предлагаемом способе новыми признаками, такими как определение резонансной частоты направленного ответвителя, смещение ее в сторону верхних частот при минимальном изменении переходного ослабления и одновременном уменьшении частотного декремента затухания.

На фиг.1 показаны графики зависимости переходного ослабления от отношения отклонения частоты СВЧ-сигнала относительно средней частоты рабочего диапазона к средней частоте рабочего диапазона в процентах

(Δf/f.100 [%], где Δf=f-f₀).

На фиг.2 показаны графики зависимости декремента затухания от отношения отклонения частоты СВЧ-сигнала относительно средней частоты к средней частоте рабочего диапазона в процентах.

Пример конкретной реализации предлагаемого способа рассмотрен на основе НО с щелями связи, расположенными на общей широкой стенке основного и вторичного волноводов, через которые СВЧ-сигнал передается из основного во вторичный волновод. Способ иллюстрируется графиками, приведенными на фиг.1 и фиг.2. НО на средней частоте рабочего диапазона f₀=9.5 ГГц имеет переходное ослабление С=5.3 дБ и частотный декремент затухания 0.13 дБ/% Δf, а определенная резонансная частота направленного ответвителя f_рез=f₀+15.5%f₀, при этом смещенная в сторону верхних частот резонансная частота f_рез=f₀+26.4%f₀, переходное ослабление на частоте f₀ при смещении f_рез не изменилось: С=5.3 дБ, а частотный декремент затухания уменьшился на f₀ в 2.2 раза (в диапазоне частот уменьшение составляет 1.5÷3.5 раза).

Возможность реализации предложенного технического решения определяется тем, что:

1. Смещение резонансной частоты f_рез в сторону высоких частот без изменения C(f₀) позволяет освободить, не жертвуя величиной связи, расширенный диапазон частот НО от резонансных пиков, в зоне расположения которых существуют высшие типы волн с относительно высокой амплитудой, которые отбирают у волны Н₁₀ большую часть энергии и искажают C(f) НО в диапазоне частот;

2. Уменьшение частотного декремента затухания обеспечивает стабилизацию переходного ослабления НО на уровне C(f₀) в широком диапазоне частот.

Таким образом, за счет воздействия перечисленных факторов, являющихся определяющими в заданном способе, предложенное техническое решение обеспечивает стабильное переходное ослабление в широком диапазоне частот.

Способ изменения характеристик направленного ответвителя предназначен для использования в волноводных распределительных системах фазированных антенных решеток и СВЧ-трактах радиолокационных станций. Он основан на передаче части СВЧ-сигнала из основного во вторичный волновод через щели связи, расположенные на общей широкой стенке основного и вторичного волноводов, и уменьшении частотного декремента затухания, при этом направленный ответвитель на средней частоте рабочего диапазона f₀ имеет известное переходное ослабление и известный частотный декремент затухания. Для получения технического результата - расширения рабочего диапазона частот при одновременной минимизации изменений переходного ослабления на средней частоте рабочего диапазона и частотного декремента затухания - определяют резонансную частоту направленного ответвителя и смещают ее в сторону верхних частот при минимальном изменении переходного ослабления и одновременном уменьшении частотного декремента затухания. 2 ил.

Способ изменения характеристик направленного ответвителя, основанный на передаче части СВЧ-сигнала из основного во вторичный волновод через щели связи, расположенные на общей широкой стенке основного и вторичного волноводов, и уменьшении частотного декремента затухания, при этом направленный ответвитель на средней частоте рабочего диапазона f₀ имеет известное переходное ослабление и известный частотный декремент затухания, отличающийся тем, что определяют резонансную частоту направленного ответвителя и смещают ее в сторону верхних частот при минимальном изменении переходного ослабления и одновременном уменьшении частотного декремента затухания.