КОАКСИАЛЬНЫЙ НАПРАВЛЕННЫЙ ОТВЕТВИТЕЛЬ Российский патент 2024 года по МПК H01P5/18 H01P3/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится в области радиотехники, а именно к элементам коаксиального тракта, и может быть использовано в коаксиальной, антенной и СВЧ-измерительной технике.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен направленный ответвитель, выполненный на диэлектрической подложке с нанесенной топологией направленного ответвителя, состоящей из четырех отрезков подводящих полосковых линий и области связанных однородных полосковых линий, в которую 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, [патент RU №2571302, Н01Р 5/18, 2014 г.].

Недостатком данного технического решения является низкий уровень мощности канализируемого СВЧ-сигнала.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является коаксиальный направленный ответвитель, состоящий из области связанных коаксиальных линий прямоугольного сечения, образованную отрезками связанных внутренних проводников прямоугольного сечения, размещенных в общем внешнем проводнике прямоугольной формы, и четыре отрезка подводящих коаксиальных линий прямоугольного сечения [патент RU №2544764, Н01Р 3/06, 2011 г., фиг. 3, W4].

Недостатком прототипа является относительно узкая полоса рабочих частот.

Перед авторами стояла задача создания коаксиального направленного ответвителя, лишенных данных недостатков.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технический результат заявляемого коаксиальный направленный ответвитель - расширение полосы рабочих частот с возможностью работы на высоком уровне мощности канализируемого СВЧ-сигнала - достигается за счет того, что на края отрезков связанных внутренних проводников прямоугольного сечения симметрично относительно их центра введены дополнительные участки связанных внутренних проводников прямоугольного сечения, при этом общая длина отрезков связанных внутренних проводников прямоугольного сечения и дополнительных участков связанных внутренних проводников прямоугольного сечения составляет (0.2÷0.3)λ_св, где λ_св - длина волны области связи коаксиальных линий на центральной частоте.

В коаксиальный направленный ответвитель могут быть введены отрезки согласующих внутренних проводников прямоугольного сечения с комплексным реактивным сопротивлением, включенные между дополнительными участками связанных внутренних проводников прямоугольного сечения и внутренними проводниками отрезков подводящих коаксиальных линий прямоугольного сечения.

Отрезки подводящих коаксиальных линий прямоугольного сечения могут иметь различные размеры внутренних и внешних проводников.

Внешний проводник коаксиальной линии прямоугольного сечения может быть выполнены в виде двух сопрягаемых частей, по крайней мере в одной из которых могут быть выполнены объединенные между собой пазы прямоугольного сечения, в которые может быть помещен изолятор, заполняющий внутренний объем внешнего проводника коаксиальной линии прямоугольного сечения, выполненный в виде двух вкладышей прямоугольного сечения из изоляционного материала, установленных один над другим, имеющихуглубления на сопрягаемых поверхностях, в которых зафиксирован внутренний проводник с сечением, равным сечению паза в изоляторе.

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

Заявляемый коаксиальный направленный ответвитель, по мнению заявителя и авторов, соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. для специалистов она явным образом не следует из уровня техники, т.е. не известен из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сущность предлагаемого решения поясняется при помощи чертежей,

где:

- на фиг. 1 представлен вариант реализации коаксиального направленного ответвителя;

- на фиг. 2 приведен вид А-А фиг. 1;

- на фиг. 3-график КСВН входного и рабочего плеч реализованного варианта коаксиального направленного ответвителя в диапазоне частот;

- на фиг. 4 - частотная характеристика переходного ослабления и рабочего затухания реализованного варианта коаксиального направленного ответвителя в диапазоне частот;

- на фиг. 5 - частотная характеристика направленности реализованного варианта коаксиального направленного ответвителя в диапазоне частот.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Коаксиальный направленный ответвитель состоит из четырех отрезков подводящих коаксиальных линий прямоугольного сечения 1 и размещенной в общем внешнем проводнике прямоугольной формы 2 области связанныхкоаксиальных линий прямоугольного сечения, образованной отрезками связанных внутренних проводников прямоугольного сечения 3 и дополнительными участками связанных внутренних проводников прямоугольного сечения 4, расположенных на связанных внутренних проводников прямоугольного сечения 3 симметрично относительно их центра.

Между дополнительными участками связанных внутренних проводников прямоугольного сечения 4 и внутренними проводниками отрезков подводящих коаксиальных линий прямоугольного сечения 1 могут быть включены отрезки согласующих внутренних проводников прямоугольного сечения с комплексным реактивным сопротивлением 5.

В приведенном варианте реализации коаксиального направленного ответвителя внешний проводник коаксиальной линии прямоугольного сечения состоит из корпуса 6, с выполненными пазами прямоугольного сечения, и плоской крышки 7, замыкающей контур внешнего проводника коаксиальной линии прямоугольного сечения. В пазы установлен изолятор 8, выполненный в виде двух вкладышей прямоугольного сечения, установленных одни над другим, имеющих углубления на сопрягаемых поверхностях, в которых зафиксированы внутренние проводники четырех отрезков подводящих коаксиальных линий прямоугольного сечения 1, связанные внутренние проводники прямоугольного сечения 3, дополнительные участки связанных внутренних проводников прямоугольного сечения 4 и отрезки согласующих внутренних проводников прямоугольного сечения с комплексным реактивным сопротивлением 5.

Устройство работает следующим образом:

При подаче СВЧ-сигнала на входное плечо коаксиального направленного ответвителя входная мощность распределяется в соответствии с выбранными величинами переходного ослабления между его рабочими плечами, которые достигаются за счет изменения ширины связанных внутренних проводников прямоугольного сечения 3, дополнительных участков связанных внутренних проводников прямоугольного сечения 4 и ширины общего внешнегопроводника прямоугольной формы 2, а также зазора между связанными внутренними проводниками прямоугольного сечения. Общая длина отрезков связанных внутренних проводников прямоугольного сечения 3 и дополнительных участков связанных внутренних проводников прямоугольного сечения 4 составляет (0.2÷03)λ_св, выбираемая из соображения согласования и обеспечения требуемого уровня переходного ослабления коаксиального направленного ответвителя. Отрезки согласующих внутренних проводников прямоугольного сечения с комплексным реактивным сопротивлением 5 используются для уменьшения отраженного сигнала на входном и рабочих плечах коаксиального направленного ответвителя.

Для подтверждения правильности выбранного технического решения на предприятии были изготовлены опытные образцы коаксиального направленного ответвителя S-диапазона, у которых КСВН не превышает значения 1,10 в рабочем диапазоне не менее 30%, переходные ослабления 3÷20 дБ с неравномерностью ±0,1 дБ, направленность не более -30 дБ, при подводимой импульсной мощности СВЧ-сигнала не менее 10 кВт.

На основании произведенных испытаний можно сделать вывод, что коаксиальный направленный ответвитель по своим электрическим характеристикам не уступает аналогам, но при этом имеет преимущество в конструктивно-технологическом исполнении, что подтверждает соответствие заявляемого решения критерию «промышленная применимость» для изобретения.

Изобретение относится в области радиотехники, а именно к элементам коаксиального тракта, и может быть использовано в коаксиальной, антенной и СВЧ-измерительной технике. Технический результат заявляемого коаксиального направленного ответвителя - расширение полосы рабочих частот с возможностью работы на высоком уровне мощности канализируемого СВЧ-сигнала. Предложен коаксиальный направленный ответвитель, состоящий из четырех отрезков подводящих коаксиальных линий прямоугольного сечения 1 и размещенной в общем внешнем проводнике прямоугольной формы 2 области связанных коаксиальных линий прямоугольного сечения, образованной отрезками связанных внутренних проводников прямоугольного сечения 3 и дополнительными участками связанных внутренних проводников прямоугольного сечения 4, расположенных на связанных внутренних проводниках прямоугольного сечения 3 симметрично относительно их центра. Новым является введение дополнительных участков связанных внутренних проводников прямоугольного сечения, при этом общая длина отрезков связанных внутренних проводников прямоугольного сечения и дополнительных участков связанных внутренних проводников прямоугольного сечения составляет (0.2÷0.3)λ_св, где λ_св - длина волны области связи коаксиальных линий на центральной частоте. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Коаксиальный направленный ответвитель, содержащий область связанных коаксиальных линий прямоугольного сечения, образованную отрезками связанных внутренних проводников прямоугольного сечения, размещенных в общем внешнем проводнике прямоугольной формы, а также четыре отрезка подводящих коаксиальных линий прямоугольного сечения, отличающийся тем, что на края отрезков связанных внутренних проводников прямоугольного сечения симметрично относительно их центра введены дополнительные участки связанных внутренних проводников прямоугольного сечения, при этом общая длина отрезков связанных внутренних проводников прямоугольного сечения и дополнительных участков связанных внутренних проводников прямоугольного сечения составляет (0.2÷0.3)λ_св, где λ_св - длина волны области связи коаксиальных линий на центральной частоте.

2. Коаксиальный направленный ответвитель по п. 1, отличающийся тем, что в него введены отрезки согласующих внутренних проводников прямоугольного сечения с комплексным реактивным сопротивлением, включенные между дополнительными участками связанных внутренних проводников прямоугольного сечения и внутренними проводниками отрезков подводящих коаксиальных линий прямоугольного сечения.

3. Коаксиальный направленный ответвитель по п. 1, отличающийся тем, что отрезки подводящих коаксиальных линий прямоугольного сечения имеют различные размеры внутренних и внешних проводников.

4. Коаксиальный направленный ответвитель по п. 1, отличающийся тем, что внешние проводники коаксиальной линии прямоугольного сечения выполнены в виде двух сопрягаемых частей, по крайней мере в одной из которых выполнены объединенные между собой пазы прямоугольного сечения, в которые помещен изолятор, заполняющий внутренний объем внешнего проводника коаксиальной линии прямоугольного сечения, выполненный в виде двух вкладышей прямоугольного сечения из изоляционного материала, установленных один над другим, имеющих углубления на сопрягаемых поверхностях, в которых зафиксирован внутренний проводник с сечением, равным сечению паза в изоляторе.