НАПРАВЛЕННЫЙ ОТВЕТВИТЕЛЬ Российский патент 2015 года по МПК H01P5/18 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиолокации, радионавигации, связи, антенных системах и радиоизмерениях.

Известен направленный ответвитель, размещенный в металлическом корпусе и выполненный на двух разделенных средним диэлектрическим слоем фольгированных диэлектрических подложках, на которые нанесена топология направленного ответвителя, состоящая из четырех отрезков подводящих симметричных полосковых линий и области полосковых линий с фронтальной связью и введенных в нее четырех согласующих отрезков симметричных полосковых линий с комплексным сопротивлением, включенных между подводящими симметричными полосковыми линиями и областью с фронтальной связью (патент РФ №2364997, Н01Р 5/18, 2008 г. ).

Недостатками известного технического решения являются:

- большие поперечные размеры в связи с введением в топологию направленного ответвителя четырех согласующих отрезков симметричных полосковых линий;

- конструктивно-технологическая сложность изготовления распределительной системы на базе направленных ответвителей с различными коэффициентами связи, которые изменяются за счет варьирования толщины среднего диэлектрического слоя.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является направленный ответвитель на полосковых линиях, содержащий четыре отрезка подводящих полосковых линий и области связанных однородных полосковых линий (Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ / А.Л. Фельдштейн, Л.Р. Явич. - Изд. 2-е, переработанное и дополненное. - М.: "Связь", 1971, с. 266-267).

Недостатком прототипа является относительно узкая полоса рабочих частот.

Перед авторами стояла задача создания направленного ответвителя, лишенного перечисленных недостатков.

Задача решена за счет того, что в область связанных однородных полосковых линий направленного ответвителя введены два одинаковых участка дополнительных связанных полосковых линий, расположенных по краям области связанных однородных полосковых линий симметрично относительно ее центра, при этом суммарная длина области связанных полосковых линий L=(0.2÷0.3)λ_св, где λ_св - длина волны области связанных полосковых линий на центральной частоте.

В топологию направленного ответвителя введены отрезки согласующих полосковых линий с комплексным реактивным сопротивлением, включенных между отрезками подводящих полосковых линий и участками дополнительных связанных полосковых линий.

Диэлектрическая подложка с нанесенной топологией направленного ответвителя расположена на одинаковом расстоянии между параллельными металлическими пластинами, при этом зазоры между ними заполнены двумя диэлектриками.

Техническим результатом заявляемого направленного ответвителя является его конструктивное упрощение при одновременном улучшении его технических характеристик.

Заявляемый направленный ответвитель обладает совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.

Заявляемый направленный ответвитель, по мнению заявителя 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 на примере направленного ответвителя на основе симметричной полосковой линии при помощи чертежей, где:

- на фиг. 1 представлен пример выполнения направленного ответвителя;

- на фиг. 2 - график КСВН направленного ответвителя в диапазоне частот;

- на фиг. 3 - частотная характеристика переходных ослаблений в диапазоне частот между рабочими плечами;

- на фиг. 4 - частотная характеристика направленности в диапазоне частот.

Направленный ответвитель состоит из диэлектрической подложки 1 с нанесенной топологией направленного ответвителя, состоящей из четырех отрезков 2 подводящих полосковых линий, области 3 связанных однородных полосковый линий и двух одинаковых участков 4 дополнительных связанных полосковых линий, расположенных по краям области 3 связанных однородных полосковых линий симметрично относительно ее центра. Между отрезками 2 подводящих полосковых линий и участками 4 дополнительных связанных полосковых линий введены отрезки 5 согласующих полосковых линий с комплексным реактивным сопротивлением. Диэлектрическая подложка 1 с нанесенной топологией направленного ответвителя расположена на одинаковом расстоянии между параллельными металлическими пластинами 6, при этом зазоры между ними заполнены двумя диэлектриками 7.

Устройство работает следующим образом.

При подаче СВЧ-сигнала на входное плечо направленного ответвителя входная мощность распределяется в соответствии с выбранными величинами переходного ослабления между его рабочими плечами, которые достигаются за счет изменения ширины полосковой линии области 3 связанных однородных полосковых линий и участков 4 дополнительных связанных полосковых линий, а также смещением связанных полосковых линий друг относительно друга. Отрезки 5 согласующих полосковых линий с комплексным реактивным сопротивлением используются для уменьшения отраженного сигнала на входном и рабочих плечах направленного ответвителя.

Для подтверждения правильности выбранного технического решения на предприятии были изготовлены опытные образцы направленного ответвителя L- и S-диапазонов на основе симметричной полосковой линии с диэлектрической проницаемостью диэлектрической подложки ε=2.2 и диэлектрической проницаемостью диэлектрика ε=2.08, у которых КСВН не превышает значения 1,10 в рабочем диапазоне не менее 30%, переходные ослабления 3÷20 дБ с неравномерностью ±0,1 дБ, а направленность не более минус 30 дБ.

На основании произведенных испытаний можно сделать вывод, что направленный ответвитель по своим электрическим характеристикам не уступает аналогам, но при этом имеет преимущество в конструктивно-технологическом исполнении.

Заявляемый направленный ответвитель может быть неоднократно воспроизведен на современном оборудовании, что подтверждает с учетом вышесказанного его соответствие критерию «промышленная применимость» для изобретения.

Использование: для радиолокации, радионавигации, связи, а также в антенных системах и радиоизмерениях. Сущность изобретения заключается в том, что направленный ответвитель, выполненный на диэлектрической подложке с нанесенной топологией направленного ответвителя, состоит из четырех отрезков подводящих полосковых линий и области связанных однородных полосковых линий, при этом в область связанных однородных полосковых линий введены два одинаковых участка дополнительных связанных полосковых линий, расположенных по краям области связанных однородных полосковых линий симметрично относительно ее центра, при этом суммарная длина области связанных полосковых линий L=(0.2÷0.3)λ_св, где λ_св - длина волны области связанных полосковых линий на центральной частоте. Технический результат: обеспечение возможности конструктивного упрощения при одновременном улучшении его технических характеристик. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Направленный ответвитель, выполненный на диэлектрической подложке с нанесенной топологией направленного ответвителя, состоящей из четырех отрезков подводящих полосковых линий и области связанных однородных полосковых линий, отличающийся тем, что в область связанных однородных полосковых линий введены два одинаковых участка дополнительных связанных полосковых линий, расположенных по краям области связанных однородных полосковых линий симметрично относительно ее центра, при этом суммарная длина области связанных полосковых линий L=(0.2÷0.3)λ_св, где λ_св - длина волны области связанных полосковых линий на центральной частоте.

2. Направленный ответвитель по п. 1, отличающийся тем, что в его топологию введены отрезки согласующих полосковых линий с комплексным реактивным сопротивлением, включенных между отрезками подводящих полосковых линий и участками дополнительных связанных полосковых линий.

3. Направленный ответвитель по п. 1, отличающийся тем, что диэлектрическая подложка с нанесенной топологией направленного ответвителя расположена на одинаковом расстоянии между параллельными металлическими пластинами, при этом зазоры между ними заполнены двумя диэлектриками.