Мощный аттенюатор Российский патент 2017 года по МПК H03H7/24 

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве эквивалента нагрузки для тестирования мощных радиопередающих устройств.

Известен мощный аттенюатор [1], используемый как нагрузка, содержащий N включенных последовательно друг за другом согласованных звеньев на одинаковых подложках, установленных с одинаковым шагом на теплопроводящем основании (теплоотводе), каждое последующее звено которого имеет большее затухание, чем предыдущее, причем коэффициент передачи по мощности каждого звена задается выражением:

K_PM=(N-M)/(N-M+1),

где М - порядковый номер звена;

N - количество звеньев.

Несмотря на такие положительные качества, как повышенная надежность за счет одинакового тепловыделения в подложках, высокие технологичность изготовления и стабильность электрических параметров, данный аттенюатор имеет недостатки: отсутствие контрольного выхода (клеммы), позволяющей отключать входной сигнал при аварии, и недостаточную эффективность работы теплоотвода, не имеющего никаких особенностей, например, разделения его на несколько частей, что приведет к улучшению конвективного теплообмена. Указанные недостатки не только снижают надежность, но и ограничивают функциональные возможности аттенюатора.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является мощный аттенюатор [2], используемый как нагрузка, содержащий N включенных последовательно друг за другом согласованных звеньев на одинаковых подложках, установленных с одинаковым шагом на теплопроводящем основании, в котором каждое последующее звено при одинаковых потерях мощности в них имеет большее затухание, чем предыдущее, и с выходом одного из них соединена клемма, а коэффициент передачи по мощности звеньев описывается функцией

K_PM=f(N_(K),M,K_P(K)),

где N_(K) - количество звеньев до указанной клеммы;

K_P(K) - коэффициент передачи по мощности от входной до указанной клеммы;

M - порядковый номер звена (M=1, 2, 3, …, N);

N - количество звеньев.

Обладая всеми качествами аналога [1], данное устройство имеет преимущество по сравнению с ним, а именно, наличие контрольного выхода (клеммы), позволяющего повысить надежность работы аттенюатора, а также расширить функциональные возможности в части использования его не только в качестве нагрузки, но и аттенюатора.

Вместе с тем вопрос об эффективной работе теплоотвода остается открытым, что препятствует дальнейшему повышению надежности аттенюатора в рамках аналога-прототипа и является его существенным недостатком.

Задачей настоящего изобретения является создание мощного аттенюатора-нагрузки с расширенными функциональными возможностями, обладающего повышенной надежностью за счет повышения эффективности работы теплоотвода.

Поставленная задача достигается тем, что мощный аттенюатор с волновым сопротивлением Z_o и поглощаемой мощностью P_o содержит два одинаковых функционально законченных конструктива на теплопроводящих основаниях со своими входом и выходом, соединенными соответственно с входной и выходной клеммами аттенюатора, и имеющих согласованные нагрузки, каждый из которых имеет волновое сопротивление 2Z_o и поглощаемую мощность P_o/2, причем все точки соединения резисторов первого конструктива электрически соединены соответственно с аналогичными точками второго конструктива, а между теплопроводящими основаниями отсутствует тепловой контакт.

На фигуре 1 представлена структурная схема заявленного устройства, пунктиром обозначены проводники, соединяющие между собой не показанные возможные внутренние точки соединения резисторов соответствующих звеньев, а штрихпунктирными линиями - функционально законченные конструктивы с теплопроводящими основаниями (в дальнейшем - конструктивы).

Здесь

1 - конструктивы;

2 - сопротивление нагрузки конструктива;

3 - входы конструктивов;

4 - выходы конструктивов;

5 - входная клемма аттенюатора;

6 - выходная клемма аттенюатора;

7 - резистивные согласованные звенья;

8 - клемма;

K_P1, K_P2, K_P3, …, K_PN - коэффициенты передачи по мощности звеньев.

Суть заявленного устройства рассмотрим на примере конкретного исполнения аттенюатора с Т-образными резистивными звеньями (см. фиг. 2).

Здесь показано параллельное соединение соответственно входов 3, выходов 4 и всех узловых точек двух одинаковых конструктивов 1, имеющих структуру аналога-прототипа. Если принять для аналога-прототипа значения резисторов последовательной цепи звена - R₁, резистора параллельной цепи звена - R₂, при которых обеспечивается значение волнового сопротивления Z_o, то в случае параллельного соединения двух конструктивов, указанные значения резисторов должны быть соответственно 2R₁ и 2R₂, потому что только при этом заявленное устройство трансформируется в аттенюатор с волновым сопротивлением Z_o и поглощаемой мощностью P_o. Легко показать, что коэффициенты передачи Т-образных звеньев с резисторами R и 2R равны. Тогда конструктивы будут иметь волновое сопротивление 2Z_o, а теплоотвод может быть разделен на две части, не имеющие теплового контакта, на каждой из которых будет расположен свой конструктив с поглощаемой мощностью P_o/2. При этом увеличивается общая площадь теплопроводящего основания аттенюатора, что в итоге приводит к повышению эффективности его работы, а значит, и надежности заявленного устройства.

Учитывая, что каждый из конструктивов можно использовать в качестве самостоятельной нагрузки (для этого достаточно разделить входы и подавать на них синфазные сигналы одинаковой мощности) в трактах с волновым сопротивлением 2Z_o, становятся шире функциональные возможности аттенюатора. При этом габариты заявленного устройства и аналога-прототипа остаются одинаковыми.

Следует отметить, что параллельное соединение конструктивов не приводит к ухудшению частотных свойств заявленного устройства, т.к. в проводниках, соединяющих между собой соответствующие точки конструктивов, отсутствует электрический ток.

Аналогично можно показать, что приведенные рассуждения сохраняются и в случае использования в конструктивах заявленного устройства Т-образных мостовых и П-образных звеньев.

Применение данного изобретения позволит при сохранении всех положительных качеств аналогичных устройств, таких как высокая технологичность изготовления, стабильность электрических параметров, возможность унификации, получить более высокую надежность и одновременно расширить функциональные возможности мощного аттенюатора.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Пат. 2477910 РФ. Мощный аттенюатор/ Евдокимов М.А.

2. Пат. 2519506 РФ. Мощный аттенюатор/ Евдокимов М.А.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве эквивалента нагрузки для тестирования мощных радиопередающих устройств. Технический результат заключается в повышении надежности за счет повышения эффективности работы теплоотвода. Мощный аттенюатор с волновым сопротивлением Z_o и поглощаемой мощностью P_o содержит два одинаковых функционально законченных конструктива на теплопроводящих основаниях со своими входом и выходом, соединенными соответственно с входной и выходной клеммами аттенюатора, и имеющих согласованные нагрузки, каждый из которых имеет волновое сопротивление 2Z_o и поглощаемую мощность P_o/2, причем все точки соединения резисторов первого конструктива электрически соединены соответственно с аналогичными точками второго конструктива, а между теплопроводящими основаниями отсутствует тепловой контакт. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Мощный аттенюатор с волновым сопротивлением Z_o и поглощаемой мощностью P_o, содержащий, как минимум, один функционально законченный конструктив, нагруженный на сопротивление, равное его волновому сопротивлению, со своими входом и выходом, соединенными соответственно с входной и выходной клеммами аттенюатора, состоящий из цепочки включенных последовательно друг за другом резистивных согласованных звеньев на одинаковых подложках, установленных с одинаковым шагом на теплопроводящем основании, причем каждое последующее звено при одинаковых потерях мощности в них имеет большее затухание, чем предыдущее, и с выходом одного из них соединена клемма, а коэффициент передачи по мощности звеньев описывается функцией K_PM=f(N_(K),M,K_P(K)), где N_(K) - количество звеньев до указанной клеммы; K_P(K) - коэффициент передачи по мощности от входной до указанной клеммы; М - порядковый номер звена (М=1, 2, 3, …, N); N - количество звеньев в конструктиве, отличающийся тем, что он содержит два одинаковых функционально законченных конструктива, каждый из которых имеет волновое сопротивление 2Z_o и поглощаемую мощность P_o/2, причем все точки соединения резисторов первого конструктива электрически соединены соответственно с аналогичными точками второго конструктива, а между теплопроводящими основаниями отсутствует тепловой контакт.

2. Мощный аттенюатор по п. 1, отличающийся тем, что функционально законченные конструктивы состоят из Т-образных резистивных звеньев.

3. Мощный аттенюатор по п. 1, отличающийся тем, что функционально законченные конструктивы состоят из П-образных резистивных звеньев.

4. Мощный аттенюатор по п. 1, отличающийся тем, что функционально законченные конструктивы состоят из Т-образных мостовых резистивных звеньев.