ДЕЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ Российский патент 2013 года по МПК H01P5/18 

Изобретение относится к устройствам связи источника сигнала с нагрузками и может использоваться в качестве широкополосного делителя мощности в измерительных приборах.

Известны делители мощности (Устройства сложения и распределения высокочастотных колебаний / В.В. Заенцев, В.М. Катушкина, С.Е. Лондон, З.И. Модель; Под ред. З.И. Моделя. - М.: Сов. Радио. 1980. - 296 с.), выполненные в виде мостовых устройств - трансформаторных, кольцевых (изготовленных из отрезков двухпроводных и связанных линий передачи), многосекционных устройств.

Недостатком таких устройств является относительно небольшие полосы рабочих частот.

Известен делитель мощности проводник (Agilent Technologies. What differentiates a power splitter and power divider and when should one be utilized over the other - http://www.home.agilent.com/cgi-bin/pub/agilent/library), содержащий один вход и два выхода, два резистора, имеющие одинаковые сопротивления и подключенные первыми концами к названному входу, а вторыми концами - к названным выходам, и общий проводник. Резисторы, включенные в выходные плечи, имеют сопротивления, равные выходному сопротивлению источника сигнала и сопротивлению нагрузок (равные Z₀ - волновым сопротивлениям трактов, к которым подключены плечи делителя мощности).

Недостатком этого устройства является ограниченный диапазон рабочих частот сверху.

Наиболее близким к заявляемому объекту является делитель мощности (патент РФ 2412507 С1, 20.02.2011, Н 037/48), содержащий один вход и два выхода, два резистора, имеющие одинаковые сопротивления.Резисторы, включенные в выходные плечи, имеют сопротивления, равные выходному сопротивлению источника сигнала и сопротивлению нагрузок (равные Z₀ - волновым сопротивлениям трактов, к которым подключены плечи делителя мощности). КСВН по входу/выходу устройства прототипа не более 1,29, ослабление не более 7,5 дБ.

Недостатком этого устройства является невысокая точность измерения параметров различных четырехполюсников приборами, в которых используется такой делитель мощности. Некомпенсированные на сверхвысоких частотах реактивности делителя мощности ограничивают его диапазон рабочих частот сверху.

Основная техническая задача, на достижение которой направлено предлагаемое решение, - расширение диапазона рабочих частот делителя мощности в сторону СВЧ.

Основная техническая задача достигается, тем, что в делителе мощности, включающем металлический корпус с входом и двумя выходами, в центральной части корпуса образована проходная камера, а в трех его боковых стенках выполнены сквозные цилиндрические отверстия, доходящие до проходной камеры и имеющие с внешних сторон корпуса кольцевые выемки, идентичные входной фланцевый коаксиальный разъем и два выходных фланцевых коаксиальных разъема, имеющие кольцевые выступы для их введения в кольцевые выемки корпуса и закрепленные на трех внешних боковых поверхностях корпуса при помощи стягивающих винтов и резьбовых отверстий в корпусе, в проходной камере которого находится диэлектрическая пластина с нанесенными на одной из ее сторон плоскими прямоугольными резисторами, имеющие одинаковые сопротивления и подключенные к входу и выходам и полосковые проводники, соединенные с концами резисторов, и с концами расположенных в проходной камере центральных проводников фланцевых коаксиальных разъемов, концевые части которых выполнены в виде несимметричных ступенек и сквозные цилиндрические отверстия корпуса до границ проходной камеры, имеют одинаковое круглое сечение и совместно с внутренними цилиндрическими поверхностями фланцевых коаксиальных разъемов, имеющими такой же внутренний диаметр, образуют отрезки коаксиальной линии с волновым сопротивлением Z₀, согласно предложенному решению, корпус выполнен в виде треугольника со скругленными углами, при этом оси центральных проводников разнесены относительно друг друга на 120°, с одной стороны диэлектрической пластины нанесены резисторы, разделенные между собой прямоугольным отрезками полосковых проводников, имеющих между друг другом зазор, а так же зазор между резисторами, выполненные в форме прямоугольника, концы которых соединены с полосковыми проводниками, нанесенный с другой стороны диэлектрической пластины резистивный слой, выполнен в форме круга, соприкасающиеся концы полосковых проводников диэлектрической пластины с концами центральных проводников фланцевых коаксиальных разъемов гальванически соединены с центральными проводниками при помощи припоя.

Целесообразно корпус выполнять из остова, изготовленного в виде треугольника со скругленными углами с круговыми выемками сверху и снизу, параллельные поверхности которых расположены симметрично относительно плоскости, проходящей на одинаковом расстоянии от его поверхности проходной камеры и имеющие углубления сверху и снизу, в которых расположены два кольца, из крышек треугольной формы со скругленными углами, верхняя и нижняя крышка выполнена с круглым трехступенчатым выступом, диаметр и длинна ступенек которого уменьшается по мере приближения к диэлектрической пластине, расположенной в центре проходной камеры, в нижней крышке которого выполнено глухое отверстие в верхней ступени выступа, имеющей наименьший диаметр, образуя пьедестал в форме кольца, со стороны верхней и нижней поверхностей остова выполнены по три резьбовых отверстия, оси которых проходят в плоскостях, параллельных первой, второй и третьей внешним боковым поверхностям остова, отверстия расположены на равном расстоянии от центра проходной камеры, в центрах первой, второй и третьей внешних боковых поверхностей остова выполнены сквозные цилиндрические отверстия с кольцевыми выемками под кольцевые выступы фланцевых коаксиальных разъемов, и на диагоналях трех названных внешних боковых поверхностей выполнены резьбовые отверстия для подсоединения фланцев коаксиальных разъемов к остову, выполненные в крышках ступенчатые сквозные отверстия для крепежных винтов, у которых оси совпадают с осями резьбовых отверстий остова, образованных со стороны его нижней и верхней поверхностей, необходимые для крепления крышек к корпусу с помощью крепежных винтов, и прикрученные крышки к корпусу соприкасаются с поверхностями выемок в корпусе, расположенные симметрично относительно плоскости, проходящей на одинаковом расстоянии от поверхности проходной камеры, тем самым образуя зазор между верхним и нижним основаниями остова и поверхностью крышек, плоскость которых параллельна плоскости оснований остова, и зазоры между боковыми поверхностями ступенчатого выступа и боковой поверхностью выемки, и проходной камеры остова.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1, фиг.2 изображен внешний вид предлагаемого делителя мощности (приведены его две проекции), а фиг.3 показан поперечный разрез устройства, на фиг.4 в увеличенном масштабе относительно других элементов и узлов показан внешний вид диэлектрической пластины с нанесенными на одну ее поверхность одинаковыми полосковыми проводниками и одинаковыми резисторами, на фиг.5 показана другая сторона диэлектрической поверхности, на которой нанесен резистивный слой в форме круга.

На фиг.1-5 обозначено:

1 - остов делителя мощности;

2 - верхняя часть крышки треугольной формы со скругленными углами

3 - нижняя часть крышки треугольной формы со скругленными углами

4 - первый выходной фланцевый коаксиальный разъем;

5 - второй выходной фланцевый коаксиальный разъем;

6 - входной фланцевый коаксиальный разъем;

7 - внутренняя гнездовая часть входного фланцевого коаксиального разъема 6;

8 - фланец входного коаксиального разъема 6;

9 - стягивающий винт, при помощи которого фланец 8 соединяется с остовом 1;

10 - винт, при помощи которого верхняя крышка 5 соединяется с остовом 2;

11 - центральный проводник фланцевого коаксиального разъема;

12 - концевая часть центрального проводника фланцевого коаксиального разъема, выполненная в форме ступенек;

13 - проходная камера;

14 - слой припоя, расположенный между поверхностью ступенчатой части центрального проводника и боковой поверхностью диэлектрической пластины;

15 и 16 - внутренние цилиндрические отверстия одного диаметра, расположенные в остове 1 и в каждом фланцевом коаксиальном разъеме;

17 - диэлектрическая пластина с нанесенными на одной ее стороне одинаковыми полосковыми проводниками и одинаковыми резисторами, а с другой стороны с нанесенным резистивным слоем;

18 - кольцо, расположенное в глубоких выемках остова;

19 - полосковый проводник;

20 - резистор;

21 - резистивный слой.

Повышение верхней рабочей частоты в предлагаемом устройстве, имеющем коаксиальные вход и выходы при полосковом исполнении самого делителя мощности, обусловлено несколькими факторами.

Во-первых, в устройстве используется симметричное расположение полосковых линий и резисторов, нанесенные на одной из сторон диэлектрической пластины, а так же использование на обратной стороне диэлектрической пластины резистивного слоя, выполненного в форме круга. Это приводит к уменьшению потерь в делителе мощности на СВЧ.

Во-вторых, в устройстве осуществлено согласование между отрезками коаксиальных линий передачи и отрезками полосковых линий передачи посредством ступенчатых переходов в каждом из трех плеч - несимметричных ступенек на концевых частях центральных проводников разъемов и ступенчатых выступов нижней и верхней крышек, находящимся в проходной камере остова. Эти переходы выполняют роль согласующих элементов.

И, в-третьих, особенностью устройства является то, что его плечи разнесены относительно друг друга на 120°, что говорит об идентичности электрических параметров по входу и выходу устройства. Такая структура за счет малых размеров позволяет получить максимальную широкополосность и точность деления мощности.

Наиболее согласованным одновременно по входу и выходам делитель мощности будет при общем сопротивлениях параллельно соединенных резисторов R=50 Ом. Расчеты проведены в частотной области от 1 МГц - 32 ГГц. КСВН по входу/выходу устройства во всем диапазоне частот не более 1, 2, ослабление не более 7 дБ.

Таким образом, предложенная совокупность существенных признаков позволяет улучшить параметры делителя мощности, имеющего коаксиальные вход и выходы и, собственно, полосковый делитель мощности, на СВЧ.

Изобретение относится к устройствам связи источника сигнала с нагрузками. Делитель мощности может использоваться в качестве широкополосного делителя мощности в измерительных приборах. Корпус имеет форму треугольника со скругленными углами, в центральной части которого образована проходная камера. В трех его боковых поверхностях с выполненными в них сквозными цилиндрическими отверстиями закреплены три фланцевых коаксиальных разъема. В проходной камере размещена диэлектрическая пластина, на одной стороне которой нанесены плоские прямоугольные резисторы и полосковые проводники, соединяющие резисторы с расположенными в проходной камере центральными проводниками фланцевых коаксиальных разъемов, а с другой стороны диэлектрической подложки нанесен резистивный слой в форме круга. В концевой части каждого центрального проводника фланцевого коаксиального разъема, входящего в проходную камеру, образованы две плоскопараллельные поверхности, выполненные в виде ступенек. В верхнем и нижнем основании проходной камеры расположены круглые ступенчатые элементы нижней и верхней крышек корпуса, в нижней крышке которой выполнено глухое отверстие. Делитель мощности позволяет расширить диапазон рабочих частот делителя мощности в сторону сверхвысоких частот. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Делитель мощности, включающий металлический корпус с одним входом и двумя выходами, в центральной части корпуса образована проходная камера, а в трех его боковых стенках выполнены сквозные цилиндрические отверстия, доходящие до проходной камеры и имеющие с внешних сторон корпуса кольцевые выемки, идентичные входной фланцевый коаксиальный разъем и два выходных фланцевых коаксиальных разъема, имеющие кольцевые выступы для их введения в кольцевые выемки корпуса и закрепленные на трех внешних боковых поверхностях корпуса при помощи стягивающих винтов и резьбовых отверстий в корпусе, в проходной камере которого находится диэлектрическая пластина с нанесенными на одной из ее сторон плоскими прямоугольными резисторами, имеющими одинаковые сопротивления и подключенными к входу и выходам, и полосковые проводники, соединенные с концами резисторов, и с концами расположенных в проходной камере центральных проводников фланцевых коаксиальных разъемов, концевые части которых выполнены в виде несимметричных ступенек, сквозные цилиндрические отверстия корпуса до границ проходной камеры выполнены с одинаковым круглым сеченим и совместно с внутренними цилиндрическими поверхностями фланцевых коаксиальных разъемов, имеющими такой же внутренний диаметр, образуют отрезки коаксиальной линии с волновым сопротивлением Z₀, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде треугольника со скругленными углами, при этом оси центральных проводников разнесены относительно друг друга на 120°, с одной стороны диэлектрической пластины нанесены резисторы, разделенные между собой прямоугольными отрезками полосковых проводников, имеющих между друг другом зазор, а так же зазор между резисторами, выполненных в форме прямоугольника, концы которых соединены с полосковыми проводниками, нанесенный с другой стороны диэлектрической пластины резистивный слой выполнен в форме круга, соприкасающиеся концы полосковых проводников диэлектрической пластины с концами центральных проводников фланцевых коаксиальных разъемов гальванически соединены с центральными проводниками при помощи припоя.

2. Делитель мощности по п.1, отличающийся тем, что его корпус выполнен из остова, изготовленного в виде треугольника со скругленными углами с круговыми выемками сверху и снизу, параллельные поверхности которых расположены симметрично относительно плоскости, проходящей на одинаковом расстоянии от его поверхности проходной камеры, и имеющие углубления сверху и снизу, в которых расположены два кольца, из крышек треугольной формы со скругленными углами, верхняя и нижняя крышка выполнены с круглым трехступенчатым выступом, диаметр и длина ступенек которого уменьшается по мере приближения к диэлектрической пластине, расположенной в центре проходной камеры, в нижней крышке которого выполнено глухое отверстие в верхней ступени выступа, имеющей наименьший диаметр, образуя пьедестал в форме кольца, со стороны верхней и нижней поверхностей остова выполнены по три резьбовых отверстия, оси которых проходят в плоскостях, параллельных первой, второй и третьей внешним боковым поверхностям остова, отверстия расположены на равном расстоянии от центра проходной камеры, в центрах первой, второй и третьей внешних боковых поверхностей остова выполнены сквозные цилиндрические отверстия с кольцевыми выемками под кольцевые выступы фланцевых коаксиальных разъемов, и на диагоналях трех названных внешних боковых поверхностей выполнены резьбовые отверстия для подсоединения фланцев коаксиальных разъемов к остову, выполненные в крышках ступенчатые сквозные отверстия для крепежных винтов, у которых оси совпадают с осями резьбовых отверстий остова, образованных со стороны его нижней и верхней поверхностей, необходимые для крепления крышек к корпусу с помощью крепежных винтов, и введенные крышки в корпус соприкасаются с поверхностями выемок в корпусе, расположенные симметрично относительно плоскости, проходящей на одинаковом расстоянии от поверхности проходной камеры, тем самым образуя зазор между верхним и нижним основаниями остова и поверхностью крышек, плоскость которых параллельна плоскости оснований остова, и зазоры между боковыми поверхностями ступенчатого выступа и поверхностями выемки и проходной камеры остова.