ДВУНАПРАВЛЕННЫЙ СВЧ УСИЛИТЕЛЬ Российский патент 2014 года по МПК H03F3/00 

Изобретение относится к радиотехнике, а более конкретно к СВЧ усилителям.

Известен приемопередатчик (Хуако Р.А. "Исследование возможности построения одноантенного ретранслятора с коэффициентом усиления больше единицы". ISSN 2073-3909, "Инфокоммуникационные технологии", том 10, №2, 2012, стр 76), в котором прием и передача сигналов осуществляются одновременно через одну и ту же антенну, выход которой подключен к первому плечу трехплечевого циркулятора. Ко второму по направлению циркуляции плечу циркулятора подключен вход усилителя, выход которого соединен с третьим по направлению циркуляции плечом циркулятора. В известном приемопередатчике вместо циркулятора может быть применен направленный ответвитель. В случае необходимости в состав усилителя может быть дополнительно введен модулятор. Недостатком известного приемопередатчика является небольшое усиление, которое ограничено величиной развязки, обеспечиваемой примененным циркулятором или направленным ответвителем. Коэффициент усиления известного приемо-передатчика может быть увеличен путем включения в его фидерный тракт некого гипотетического двунаправленного СВЧ усилителя.

Известен двунаправленный СВЧ усилитель ABDA 2,4/1 (http://www.betatvcom.dn.ua/ABDA-2-4.shtml). Известный двунаправленный усилитель содержит, в частности, два коммутатора, переключающих два встречно направленных усилителя, что позволяет устройству работать в полудуплексном режиме. Известный усилитель не способен одновременно усиливать сигналы в прямом и обратном направлениях.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание двунаправленного СВЧ усилителя, способного усиливать сигналы в обоих направлениях без их временного или частотного разделения. В предлагаемом изобретении технический результат достигается тем, что в схеме известного двунаправленного усилителя коммутаторы заменены циркуляторами или направленными ответвителями.

На фигуре 1 приведена схема двунаправленного СВЧ усилителя с использованием трехплечевых циркуляторов.

На фигуре 2 приведена схема двунаправленного СВЧ усилителя с использованием направленных ответвителей.

Двунаправленный СВЧ усилитель построенный по схеме, приведенной на фигуре 1, работает следующим образом. Усиливаемый сигнал прямого направления поступает на первый вход устройства, образованный первым плечом первого дополнительно введенного циркулятора 1. Со второго по направлению циркуляции плеча циркулятора 1 усиливаемый сигнал прямого направления поступает на вход первого усилителя 2 и усиливается в нем. Усиленный сигнал прямого направления с выхода усилителя 2 поступает на третье плечо дополнительно введенного второго циркулятора 3 и далее на первое плечо второго циркулятора 3, образующее второй вход устройства. Усиливаемый сигнал обратного направления поступает на второй вход устройства, образуемый первым плечом второго циркулятора 3 и далее через второе по направлению циркуляции плечо второго циркулятора 3 поступает на вход второго усилителя 4. Усиленный сигнал обратного направления с выхода усилителя 4 поступает на третье плечо циркулятора 1 и далее на первое плечо циркулятора 1. При том условии, что суммарный коэффициент усиления применяемых усилителей 2 и 4 не превышает суммарную развязку между вторыми и третьими плечами циркуляторов 1 и 3, устройство работает как двунаправленный СВЧ усилитель.

Аналогичным образом работает двунаправленный СВЧ усилитель, построенный с использованием направленных ответвителей по схеме, приведенной на фиг.2. При этом варианте построения усиливаемый сигнал прямого направления поступает на первый вход устройства, образованный входом прямого плеча направленного ответвителя 5. К выходу прямого плеча направленного ответвителя 5 подключен вход усилителя 2, а выход усилителя 2 соединен со входом ответвляющего плеча направленного ответвителя 6. Усиливаемый сигнал обратного направления со второго входа устройства, образуемого входом прямого плеча направленного ответвителя 6, через выход прямого плеча направленного ответвителя 6 поступает на вход усилителя 4, усиливается в нем и через вход ответвляющего плеча направленного ответвителя 5 поступает на первый вход устройства. При том условии, что суммарный коэффициент усиления применяемых усилителей не превышает суммарной развязки между прямыми и ответвляющими плечами направленных ответвителей, устройство работает как двунаправленный СВЧ усилитель.

В эксперименте по предложенной схеме удалось построить двунаправленный СВЧ усилитель на ферритовых циркуляторах ФЦК2-69, работающий в полосе частот (6-12) ГГц и имеющий суммарный коэффициент усиления 28 ДБ при прохождении сигнала в обоих направлениях. В варианте с использованием направленных ответвителей удалось построить двунаправленный СВЧ усилитель, работающий в полосе частот (0,45-2) ГГц и имеющий суммарный коэффициент усиления 15 ДБ при прохождении сигнала в обоих направлениях. Уместно отметить, что двунаправленные СВЧ усилители на циркуляторах, существенно превосходя по усилению двунаправленные СВЧ усилители на направленных ответвителях, уступают им в широкополосности.

Изобретение относится к радиотехнике, а более конкретно к двунаправленным СВЧ усилителям. Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что двунаправленность усиления достигается путем применения циркуляторов или направленных ответвителей вместо коммутаторов на входах устройства. Технический результат изобретения заключается в усилении сигналов в обоих направлениях без их разделения по времени или частоте. Изобретение позволяет расширить сферу применения двунаправленных СВЧ усилителей. 2 ил.

1. Двунаправленный СВЧ усилитель, содержащий два встречно направленных усилителя, отличающийся тем, что первый вход устройства образован первым плечом первого дополнительно введенного циркулятора, второе, по направлению циркуляции, плечо которого соединено с входом первого усилителя, выход которого соединен с третьим плечом второго дополнительно введенного циркулятора, второй вход устройства образован первым плечом второго циркулятора, второе плечо которого соединено с входом второго усилителя, выход которого соединен с третьим плечом первого циркулятора, при этом суммарный коэффициент усиления усилителей не должен превышать суммарную развязку между вторыми и третьими плечами циркуляторов.

2. Двунаправленный СВЧ усилитель по п.1, отличающийся тем, что вместо циркуляторов используются дополнительно введенные направленные ответвители, при этом первый вход устройства образован входом прямого плеча первого ответвителя, выход прямого плеча первого ответвителя соединен с входом первого усилителя, выход первого усилителя соединен с входом ответвляющего плеча второго ответвителя, вход прямого плеча второго ответвителя образует второй вход устройства, а выход прямого плеча второго ответвителя соединен с входом второго усилителя, выход второго усилителя соединен с входом ответвляющего плеча первого направленного ответвителя, при этом суммарный коэффициент усиления усилителей не должен превышать суммарную развязку между прямыми и ответвляющими плечами направленных ответвителей.