СИНФАЗНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ С НЕРАВНЫМ ДЕЛЕНИЕМ Российский патент 2013 года по МПК H03H7/46 H01P5/00 

Предлагаемое изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и предназначено для распределения входного сигнала с заданным соотношением мощностей и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах, например, для формирования амплитудного распределения в приемопередающих фазированных антенных решетках (ФАР).

Известен простейший синфазный делитель мощности с неравным делением тройникового типа, представляющий собой разветвление линии передачи (Малорацкий Л.Г. Микроминиатюризация элементов и устройств СВЧ. - М.: Советское радио, 1976, с.164-165, рис.2.27).

Недостатком такого синфазного делителя мощности с неравным делением является

- отсутствие развязки выходных плеч;

- согласование входов в узкой полосе частот.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является кольцевой синфазный делитель мощности с неравным делением (Малорацкий Л.Г. Микроминиатюризация элементов и устройств СВЧ. - М.: Советское радио, 1976, с.168). Он содержит входное плечо для подвода СВЧ-энергии, первую и вторую четвертьволновые линии передачи, подключенные к входному плечу, связанные между собой резистором и присоединенные через третью и четвертую четвертьволновые линии передачи к первому и второму выходным плечам делителя.

Недостатком такого синфазного делителя мощности с неравным делением являются большие габаритные размеры в низкочастотном диапазоне.

Перед авторами стояла задача уменьшения габаритных размеров синфазного делителя мощности с неравным делением при его работе в низкочастотных диапазонах при сохранении его электрических параметров.

Данная задача решена за счет того, что в синфазном делителе мощности с неравным делением хотя бы часть четвертьволновых линий передачи заменена эквивалентной структурой, представляющей собой Т-соединение двух последовательно соединенных линий передачи с равными волновыми сопротивлениями и электрическими длинами и реактивного шлейфа, величины волновых сопротивлений и электрические длины которых выбираются из условия получения волнового сопротивления и электрической длины эквивалентной структуры, равного волновому сопротивлению исходной четвертьволновой линии передачи.

Реактивный шлейф выполнен в виде участка разомкнутой линии.

Реактивный шлейф выполнен в виде участка короткозамкнутой линии.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение габаритных размеров синфазного делителя мощности с неравным делением при его работе в низкочастотных диапазонах.

Заявляемый синфазный делитель мощности с неравным делением обладает совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.

Заявляемый синфазный делитель мощности с неравным делением, по мнению заявителей и авторов, соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. для специалистов он явным образом не следует из уровня техники, т.е. не известен из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется при помощи чертежей, где:

на фиг.1 приведена схема четвертьволновой линии передачи и ее эквивалентной структуры;

на фиг.2 приведена топология синфазного делителя мощности с неравным делением в полосковом исполнении;

на фиг.3 приведены расчетные частотные характеристики развязки С₂₃, затухания С₂₁, C₃₁ и КСВН синфазного делителя мощности с коэффициентом деления по напряжению K_U=1.23 в полосковом исполнении.

Синфазный делитель мощности с неравным делением содержит входное плечо 1 для подвода СВЧ-энергии, первое Т-соединение линий передачи 2 и реактивного шлейфа 3, второе Т-соединение линий передачи 4 и реактивного шлейфа 5, третье Т-соединение линий передачи 6 и реактивного шлейфа 7, четвертое Т-соединение линий передачи 8 и реактивного шлейфа 9, первое 10 и второе 11 выходные плечи и резистор 12.

Устройство работает следующим образом.

При возбуждении входного плеча 1 синфазного делителя мощности с неравным делением СВЧ-сигнал делится между первым Т-соединением линий передачи 2 и реактивного шлейфа 3 и вторым Т-соединением линий передачи 4 и реактивного шлейфа 5, которые являются эквивалентными структурами четвертьволновых линий передачи с волновыми сопротивлениями, выбираемыми из условия получения требуемого коэффициента деления. При этом волна разделенного СВЧ-сигнала создает одинаковые потенциалы на концах резистора 12 и ток синфазной волны не течет через резистор 12. Далее СВЧ-сигналы проходят через третье Т-соединение линий передачи 6 и реактивного шлейфа 7 и четвертое Т-соединение линий передачи 8 и реактивного шлейфа 9, которые являются эквивалентными структурами четвертьволновых линий передачи, в первое 10 и второе 11 выходные плечи соответственно.

При возбуждении выходного плеча 10 синфазного делителя мощности с неравным делением СВЧ-сигнал, прошедший через третье Т-соединение линий передачи 6 и реактивного шлейфа 7 и первое Т-соединение линий передачи 2 и реактивного шлейфа 3, делится между выходным плечом 1 и вторым Т-соединением линий передачи 4 и реактивного шлейфа 5. Далее СВЧ-сигнал, прошедший через второе Т-соединение линий передачи 4 и реактивного шлейфа 5, доходит до резистора 12. Поскольку первое Т-соединение линий передачи 2 и реактивного шлейфа 3 и второе Т-соединение линий передачи 4 и реактивного шлейфа 5 являются эквивалентными структурами четвертьволновых линий передачи, то СВЧ-сигнал, пришедший через них на резистор 12, оказывается в противофазе СВЧ-сигналу, пришедшему к резистору 12 по третьему Т-соединению линий передачи 6 и реактивного шлейфа 7. В результате на концах резистора 12 образуется разность потенциалов и прошедший через второе Т-соединение линий передачи 4 и реактивного шлейфа 5 СВЧ-сигнал поглощается в резисторе 12. Таким образом, выходные плечи 10 и 11 будут между собой развязаны.

На предприятии-заявителе изготовлены опытные образцы синфазных делителей мощности с неравным делением на симметричной полосковой линии, работающие в S и L-диапазонах длин волн, с коэффициентами деления по напряжению, равными 1, 1.055, 1.113, 1.171, 1.23, 1.289, 1.348 и 1.409, испытания которых подтвердили преимущества по сравнению с известными устройствами, в том числе с прототипом, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и предназначено для распределения входного сигнала с заданным соотношением мощностей и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах, например, для формирования амплитудного распределения в приемопередающих фазированных антенных решетках (ФАР). Техническим результатом является уменьшение габаритных размеров делителя при сохранении его электрических параметров, Синфазный делитель мощности с неравным делением содержит входное плечо 1 для подвода СВЧ-энергии, первое Т-соединение линий передачи 2 и реактивного шлейфа 3, второе Т-соединение линий передачи 4 и реактивного шлейфа 5, третье Т-соединение линий передачи 6 и реактивного шлейфа 7, четвертое Т-соединение линий передачи 8 и реактивного шлейфа 9, первое 10 и второе 11 выходные плечи и резистор 12. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Синфазный делитель мощности с неравным делением, содержащий входное плечо для подвода СВЧ-энергии, первую и вторую четвертьволновые линии передачи, подключенные к входному плечу, связанные между собой резистором и присоединенные через третью и четвертую четвертьволновые линии передачи к первому и второму выходным плечам делителя, отличающийся тем, что хотя бы часть четвертьволновых линий передачи заменена эквивалентной структурой, представляющей собой Т-соединение двух последовательно соединенных линий передачи с равными волновыми сопротивлениями и электрическими длинами и реактивного шлейфа, величины волновых сопротивлений и электрические длины которых выбраны из условия получения волнового сопротивления и электрической длины эквивалентной структуры, равного волновому сопротивлению исходной четвертьволновой линии передачи.

2. Синфазный делитель мощности с неравным делением по п.1, отличающийся тем, что реактивный шлейф выполнен в виде участка разомкнутой линии.

3. Синфазный делитель мощности с неравным делением по п.1, отличающийся тем, что реактивный шлейф выполнен в виде участка короткозамкнутой линии.