CZ297651B6 - Reflexní atenuátor s nastavitelným útlumem - Google Patents

Reflexní atenuátor s nastavitelným útlumem Download PDF

Info

Publication number
CZ297651B6
CZ297651B6 CZ20050790A CZ2005790A CZ297651B6 CZ 297651 B6 CZ297651 B6 CZ 297651B6 CZ 20050790 A CZ20050790 A CZ 20050790A CZ 2005790 A CZ2005790 A CZ 2005790A CZ 297651 B6 CZ297651 B6 CZ 297651B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
waveguide
linear polarization
attenuator
flange
polarization grid
Prior art date
Application number
CZ20050790A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2005790A3 (cs
Inventor
Zehentner@Ján
Original Assignee
Ceské vysoké ucení technické v Praze, Fakulta elektrotechnická
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ceské vysoké ucení technické v Praze, Fakulta elektrotechnická filed Critical Ceské vysoké ucení technické v Praze, Fakulta elektrotechnická
Priority to CZ20050790A priority Critical patent/CZ297651B6/cs
Publication of CZ2005790A3 publication Critical patent/CZ2005790A3/cs
Publication of CZ297651B6 publication Critical patent/CZ297651B6/cs

Links

Landscapes

  • Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)

Abstract

Reflexní atenuátor s nastavitelným útlumem tvorený vlnovodem s obdélníkovým prurezem, kde je vlnovod v rovine kolmé k jeho podélné ose rozdelen na první cást (1) a druhou cást (2) mezi nimiž je pres celý prusvit vlnovodu kolmo na jeho podélnou osu umístena kovová lineární polarizacní mrížka (3), která je v rovine kolmé na podélnou osu vlnovodu otocná minimálne v rozmezí 0 až 90.degree..

Description

Reflexní atenuátor s nastavitelným útlumem
Oblast techniky
Předkládaný vynález se týká reflexního typu atenuátoru, u kterého lze nastavovat úroveň výstupního výkonu.
Dosavadní stav techniky
Atenuátor se velice často používá v radiotechnických, mikrovlnných i milimetrových obvodech. Atenuátory jsou s pevně nastaveným útlumem nebo s proměnným útlumem. U atenuátorů s nastavitelným útlumem se jeho změny dosahuje mechanickým pohybem jeho nejdůležitější funkční části, nebo změna útlumu je řízena elektronicky. Atenuátory s mechanicky ovládaným útlumem můžeme rozdělit na atenuátory absorpční, a reflexní.
V absorpčním atenuátoru se přenášená energie absorbuje v samonosné odporové vrstvě, nebo vrstvě umístěné na nosné destičce. Absorbér se pak zasouvá v místě maxima intenzity elektrického pole do vlnovodu s obdélníkovým průřezem nebo do koaxiálního vedení. Druhá možnost jak dosáhnout změny útlumu je přemísťování absorpční destičky z místa malé do místa velké intenzity elektrického pole ve vlnovodu s obdélníkovým průřezem. Třetí varianta atenuátoru je založena na změně délky průmětu vektoru intenzity elektrického pole do roviny absorpční destičky, která se otáčí ve vlnovodu s kruhovým průřezem kolem osy vlnovodu. V mikropáskovém atenuátoru se absorpce řídí délkou absorbéru, který se zasouvá pomocí kruhového nosiče umístěného otočně v rovině substrátu, mezi horní páskový vodič a spodní metalizaci. Obdobně pracuje atenuátor v podobě páskového vedení. Pod jeho střední vodič se lineárním pohybem zasouvá absorbér. Plynulé změny útlumu lze dosáhnout také přibližováním a oddalováním folie nesoucí horní páskový vodič mikropáskového vedení od spodního vodiče pokrytého absorbérem. U další varianty atenuátoru se mechanickým zasouváním kolíčků do vlnovodu zakončeného bezodrazově, který je připojen k jednomu rameni tříramenného cirkulátoru, mění výkon postupující od vstupního k výstupnímu rameni. Výhodou absorpčních atenuátorů je poměrně dobré impedanční přizpůsobení a jednoduché mechanické ovládání. Energie pohlcena v absorpční destičce se mění v teplo. To je nevýhodné při přenosu velkého výkonu. S tím souvisí potřeba účinného odvodu tepla, která se obtížně konstrukčně zajišťuje.
Reflexní atenuátory naopak energii odráží, ale nemají širokopásmově konstantní impedanční přizpůsobení. Typickým příkladem jsou dva úseky koaxiálního vedení, mezi kterými je sekce vlnovodu s kruhovým průřezem, jehož délkou se mění útlum atenuátoru. Nevýhodou je tedy nutnost měnit délku atenuátoru, která vylučuje jejich instalaci do vlnovodové přenosové trasy s fixním uspořádáním.
K elektronickému ovládání průchozího útlumu se používají PIN diody nebo tranzistory. Polovodičové prvky většinou zkratují nebo otvírají krátké úseky vedení, které značně omezují šířku použitelného frekvenčního pásma. Příkladem je atenuátor s hybridním členem, u kterého ve funkci proměnných odporů se uplatňují tranzistory. Pokud tranzistory jsou součástí T článku, atenuátor je poměrně širokopásmový, ale má složitou obsluhu vyžadující současné řízení třech tranzistorů. Tyto atenuátory jsou poměrně širokopásmové, s dostatečným rozsahem nastavitelného útlumu, zejména v kaskádním zapojení i když vlastní průchozí útlum není zanedbatelně malý. K. atenuátorům řízeným proudem patří mikropáskový atenuátor s vlnou vedenou okrajem širokého páskového vodiče kde je umístěn absorbér. Stejnosměrné magnetické pole buzené elektromagnetem přemísťuje tok energie k okraji širokého vodiče v důsledku změny permeability magnetického substrátu. V atenuátoru s děličem výkonu stejnosměrné magnetické pole ovlivňuje vybuzení magnetostatické vlny v YIG filmu, která interferuje na výstupu interdigitálního sdružo
-1 CZ 297651 B6 vače s přímou vlnou a tak mění úroveň výstupního výkonu. Velké výkony lze tlumit v plazmě, hustota které se řídí napětím budícího zdroje. Nevýhodou atenuátorů řízených elektronicky je většinou horní mez přenášeného výkonu.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nevýhody odstraňuje reflexní atenuátor s nastavitelným útlumem tvořený vlnovodem s obdélníkovým průřezem podle předkládaného řešení. Jeho podstatou je, že vlnovod je v rovině kolmé k jeho podélné ose rozdělen na první část a druhou část, mezi nimiž je přes celý průsvit vlnovodu kolmo na jeho podélnou osu umístěna kovová lineární polarizační mřížka, která je v rovině kolmé na podélnou osu vlnovodu otočná minimálně v rozmezí 0 až 90°.
Ve výhodném provedení je kovová lineární polarizační mřížka kruhová a je svým obvodem upnuta mezi dvě protilehlá mezikruží, jejichž vnitřní průměr je větší než jsou obrysy vnitřních stěn v průřezu vlnovodu. První část vlnovodu je opatřena první přírubou s první kruhovou drážkou, do které kluzně zapadá první mezikruží. Druhá část vlnovodu je opatřena druhou přírubou s druhou kruhovou drážkou, do které kluzně zapadá druhé mezikruží. Dále je v části první nebo druhé kruhové drážky alespoň v rozmezí 0 až 90° vytvořen výřez, kterým je vyveden prvek pro ovládání natočení kovové lineární polarizační mřížky. V první nebo druhé přírubě, kde je plná drážka, je vytvořena vysokofrekvenční tlumivka. První a druhá příruba jsou navzájem pevně spojeny. Hustota vodičů kovové lineární polarizační mřížky je přímo úměrná velikosti pracovního kmitočtu.
Výhodou předkládaného řešení je jednoduché mechanické nastavení úrovně výstupního výkonu atenuátoru, velký rozsah jeho změny, dostatečně široké frekvenční pásmo, malé rozměry a konstantní délka nezávislá na nastaveném útlumu atenuátoru. Výhodou této koncepce atenuátoru jsou jeho relativně malé rozměry, neboť mechanické prodloužení centrální části doposud užívaného reflexního atenuátoru je nyní nahrazeno otáčením lineární polarizační mřížky. Mechanicky lze zajistit velmi jemnou změnu útlumu při vhodně navrženém převodu otáčivého pohybu. Snadno lze dosáhnout prakticky úplného odrazu dopadající energie. Změna vstupní impedance a šířka použitelného frekvenčního pásma jsou analogické jako u jiných konstrukci reflexních atenuátorů.
Přehled obrázků na výkresech
Na přiložených výkresech je na obr. 1 schéma konstrukčního provedení reflexního atenuátoru. Na obr. 2 je naznačena v náryse kovová lineární polarizační mřížka a její upnutí v protilehlých mezikružích a na obr. 3 je příčný řez středem kovové lineární polarizační mřížky. Na obr. 4 je pohled na jednu přírubu pro uložení kovové lineární polarizační mřížky a na obr. 5 je naznačen řez AA' touto přírubou. Analogicky je na obr. 6 a 7 naznačen pohled na druhou přírubu a na řez A-A' touto druhou přírubou. Na obr. 8 je uvedena změřená závislost průchozího útlumu atenuátoru na úhlu natočení lineární polarizační mřížky při kmitočtu 10 GHz.
Příklad provedení vynálezu
Reflexní atenuátor s nastavitelným útlumem na obr. 1 je tvořený vlnovodem s obdélníkovým průřezem, který je v rovině kolmé ke své podélné ose rozdělen na první část 1 a druhou část 2. V praxi bude většinou vlnovod rozdělen v polovině, avšak toto není nutná podmínka. Rozdělení se volí tak, aby od dělicí roviny k vnějším přírubám vlnovodu bylo dosti dlouhé vedení, na kterém zaniknou případně vybuzené vyšší vidy, neboť pro funkci je důležitý jen dominantní vid. Mezi touto první částí 1 a druhou částí 2 vlnovodu je přes celý průsvit vlnovodu kolmo na jeho podélnou osu umístěna kovová lineární polarizační mřížka 3. Tato kovová lineární polarizační
-2CZ 297651 B6 mřížka 3 je uložena tak, že je v rovině kolmé na podélnou osu vlnovodu otočná, a to minimálně v rozmezí 0 až 90°, neboť toto je rozmezí nutné pro správnou funkci reflexního atenuátoru. Výřez může být delší než 90°, aby se bezpečně a pohodlně nastavily mezní úhly.
Konstrukčně lze řešení realizovat například následujícím způsobem. Kovová lineární polarizační mřížka 3 má kruhový tvar a je svým obvodem upnuta mezi první mezikruží 31 a druhé, protilehlé mezikruží 32. Vnitřní průměr těchto mezikruží 31 a 32 je větší než jsou obrysy vnitřních stěn v průřezu vlnovodu. První část 1 vlnovodu je zde opatřena první přírubou 4, ve které je vytvořena první kruhová drážka 41, která je vytvořena tak, aby do ní kluzně zapadalo první mezikruží
31. Analogicky je druhá část 2 vlnovodu opatřena druhou přírubou 5, ve které je opět vytvořena druhá kruhová drážka 51 pro kluzné uložení druhého mezikruží 32. V částí první kruhové drážky 41 nebo druhé kruhové drážky 51 je v uvedeném příkladě v rozmezí 0 až 110° vytvořen výřez 6. Tímto výřezem 6 je vyveden prvek 7 pro ovládání natočení kovové lineární polarizační mřížky 3, například ve formě kolíčku. V té přírubě 4 (respektive 5,) kde zůstala plná drážka 41 respektive 51, je vytvořena vysokofrekvenční tlumivka 8. První příruba 4 a druhá příruba 5 jsou navzájem pevně spojeny například šrouby s maticemi.
Kovová lineární polarizační mřížka 3 je zhotovena na polymemí fólii, například polyterefialátové, tlusté 50 pm. Je vyrobena leptáním zlaté naprášené vrstvy tlusté 200 nm. Šířka vodičů kovové lineární polarizační mřížky 3 je 100 pm a mezera mezi nimi rovněž 100 pm. Tato hustota lineární polarizační mřížky 3 umožňuje dosáhnout hodnoty koeficientu přenosu S2| -44 dB při kmitočtu 7,5 GHz, -32 dB při 10 GHz a 22 db při 12,5 GHz. Z hlediska požadovaného maximálního S2i má lineární polarizační mřížka 3 mít pro větší frekvence větší hustotu. Buď se zmenší šířka vodičů a mezer mezi nimi, nebo se při stejné mezeře zvětší pouze šířka vodičů. Prakticky dostupná fotolitografie omezuje nejmenší šířku vodičů lineární polarizační mřížky a mezer mezi nimi. Nerovnoměrná hustota lineární polarizační mřížky v rozsahu průřezu vlnovodu nemá podstatný vliv na vlastnosti atenuátoru.
Úroveň výstupního výkonu popsaného reflexního atenuátoru se mění v důsledku otáčení kovové lineární polarizační mřížky 3 umístěné kolmo k ose vlnovodu s obdélníkovým průřezem. Princip činnosti tohoto reflexního atenuátoru je následující. Rovina polarizace dominantního vidu TE10 šířícího se ve vlnovodu s obdélníkovým průřezem je dána podélnou osou vlnovodu a kolmicí k jeho širším stěnám. Když pole dominantního vidu narazí na kovovou lineární polarizační mřížku 3, jejíž rovina leží v rovině příčného průřezu vlnovodu a její vodiče jsou rovnoběžné se širší stěnou vlnovodu, tj. jsou kolmé ke směru vektoru intenzity elektrického pole, tak prochází touto lineární polarizační mřížkou 3 se zanedbatelně malými ztrátami. Při pootočení lineární polarizační mřížky 3 z této výchozí polohy tak, že její vodiče svírají se širší stěnou vlnovodu ostrý úhel, lze intenzitu elektrického pole dopadající vlny rozložit na složku kolmou k vodičům lineární polarizační mřížky a složku s nimi rovnoběžnou. Složka kolmá k vodičům lineární polarizační mřížky 3 projde lineární polarizační mřížkou 3, složka rovnoběžná s vodiči lineární polarizační mřížky 3 se od ní odrazí zpět. Vektor intenzity elektrického pole prošlé vlny je nyní natočen o stejný ostrý úhel vůči rovině polarizace dominantního vidu TEI0 ve vlnovodu a proto pro šíření je použitelný pouze jeho průmět do roviny polarizace dominantního vidu. Složka kolmá k rovině polarizace se nemůže šířit, neboť je schopna budit vid ΤΈ10, který se ovšem nachází v podkritickém režimu. Pootočí-li se lineární polarizační mřížkou o 90° vzhledem k její výchozí poloze, jsou její vodiče rovnoběžné se směrem vektoru intenzity elektrického pole vidu TEm který se proto zcela odráží směrem ke vstupní přírubě atenuátoru. Zmenšování úrovně výstupního signálu je plynulé, teoreticky od úrovně koeficientu přenosu jedna až k hodnotě nula.
Funkce nového reflexního atenuátoru byla nejdříve ověřena výpočtem prvků jeho rozptylové matice v závislosti na orientaci lineární polarizační mřížky 3 elektromagnetickým simulátorem. Výrobě vzorku atenuátoru předcházelo praktické ověření jeho funkce měřením úrovně výstupního signálu při otáčení lineární polarizační mřížky v mezeře mezi dvěma úseky vlnovodu R100. Na obr. 8 je zakreslena změřená závislost koeficientu přenosu S21 reflexního atenuátoru na pooto-3CZ 297651 B6 čení lineární polarizační mřížky při frekvenci 10 GHz. Koeficient přenosu byl měřen v pásmu od 7,5 do 12,5 GHz. Funkce atenuátoru je zachována, mění se pouze maximálně dosažitelný útlum, který je větší na nižších frekvencích než při vyšších frekvencích. Souvisí to s hustotou lineární polarizační mřížky 3 jak je uvedeno výše.
Průmyslová využitelnost
Regulovat přenášený výkon je potřeba prakticky ve všech vysokofrekvenčních obvodech. K tomu slouží atenuátory. Pokud se mění provozní podmínky v obvodu, musí se tomu přizpůsobit i zaváděný útlum, aniž by se musel obvod rekonfigurovat. Proto jsou výhodné atenuátory s nastavitelným útlumem, které zachovávají své rozměry nezávisle na požadovaném útlumu. Navržená koncepce atenuátoru s nastavitelným útlumem snadno splňuje tento požadavek tím, že využívá dosud nepoužívanou kombinaci otočné kovové lineární polarizační mřížky instalované do klasického vlnovodu s obdélníkovým průřezem. Tento atenuátor vyhovuje praktickým požadavkům kladeným na elektrické parametry atenuátoru instalovaného do mikrovlnné přenosové trasy.

Claims (3)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Reflexní atenuátor s nastavitelným útlumem tvořený vlnovodem s obdélníkovým průřezem, vyznačující se tím, že vlnovod je v rovině kolmé k jeho podélné ose rozdělen na první část (1) a druhou část (2) mezi nimiž je přes celý průsvit vlnovodu kolmo na jeho podélnou osu umístěna kovová lineární polarizační mřížka (3), která je v rovině kolmé na podélnou osu vlnovodu otočná minimálně v rozmezí 0 až 90°.
  2. 2. Reflexní atenuátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že kovová lineární polarizační mřížka (3) je kruhová a je svým obvodem upnuta mezi dvě protilehlá mezikruží (31) a (32), jejichž vnitřní průměr je větší než jsou obrysy vnitřních stěn v průřezu vlnovodu a první část (1) vlnovodu je opatřena první přírubou (4) s první kruhovou drážkou (41), do které kluzně zapadá první mezikruží (31) a druhá část (2) vlnovodu je opatřena druhou přírubou (5) s druhou kruhovou drážkou (51), do které kluzně zapadá druhé mezikruží (32), a dále je v části první nebo druhé kruhové drážky (41,51) alespoň v rozmezí 0 až 90° vytvořen výřez (6), kterým je vyveden prvek (7) pro ovládání míry natočení kovové lineární polarizační mřížky (3) a v první nebo druhé přírubě (4, 5), kde je plná drážka (41, 51), je vytvořena vysokofrekvenční tlumivka (8), přičemž první příruba (4) a druhá příruba (5) jsou navzájem pevně spojeny.
  3. 3. Reflexní atenuátor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že hustota vodičů kovové lineární polarizační mřížky (3) je přímo úměrná velikosti pracovního kmitočtu.
CZ20050790A 2005-12-19 2005-12-19 Reflexní atenuátor s nastavitelným útlumem CZ297651B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20050790A CZ297651B6 (cs) 2005-12-19 2005-12-19 Reflexní atenuátor s nastavitelným útlumem

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20050790A CZ297651B6 (cs) 2005-12-19 2005-12-19 Reflexní atenuátor s nastavitelným útlumem

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2005790A3 CZ2005790A3 (cs) 2007-02-21
CZ297651B6 true CZ297651B6 (cs) 2007-02-21

Family

ID=37772692

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20050790A CZ297651B6 (cs) 2005-12-19 2005-12-19 Reflexní atenuátor s nastavitelným útlumem

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ297651B6 (cs)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CS255178B1 (cs) * 1986-04-30 1988-02-15 Vaclav Salom Měřicí optický atenuátor
DD256929A1 (de) * 1987-01-02 1988-05-25 Zeiss Jena Veb Carl Optische anordnung zur kontinuierlichen lichtschwaechung
CS184090A2 (en) * 1990-04-12 1991-11-12 Tesla Vu Pro Sdelovaci Technik Programmable measuring optical attenuator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CS255178B1 (cs) * 1986-04-30 1988-02-15 Vaclav Salom Měřicí optický atenuátor
DD256929A1 (de) * 1987-01-02 1988-05-25 Zeiss Jena Veb Carl Optische anordnung zur kontinuierlichen lichtschwaechung
CS184090A2 (en) * 1990-04-12 1991-11-12 Tesla Vu Pro Sdelovaci Technik Programmable measuring optical attenuator

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2005790A3 (cs) 2007-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
USRE46820E1 (en) Impedance tuner systems and probes
Davies et al. Field-controlled phase-rectified magnonic multiplexer
JPS63500838A (ja) 複式誘電体多心伝送回線とその応用装置
Bozzi et al. On the losses in substrate integrated waveguides
US2802184A (en) Non-reciprocal wave transmission
Kee et al. Essential parameter in the formation of photonic band gaps
Coccioli et al. Design of photonic band-gap substrates for surface waves suppression
US4633203A (en) Combined microstripline phase shifter and electric field probe
Yoshinaga et al. Design and fabrication of a nonradiative dielectric waveguide circulator
CZ297651B6 (cs) Reflexní atenuátor s nastavitelným útlumem
Davídková et al. Nanoscale spin-wave frequency-selective limiter for 5G technology
US2769145A (en) Microwave power divider
CZ16386U1 (cs) Reflexní atenuátor s nastavitelným útlumem
Bharti et al. SIW based in-phase Gysel equal power divider for X-band application
Solbach Slots in dielectric image line as mode launchers and circuit elements
Harris et al. Groove-and H-Waveguide Design and Characteristics at Short Millimetric Wavelengths
Maher An L-band loop-type coupler (correspondence)
Bezborodov et al. Quasi-optical antenna duplexers
Zimmerman Crossed dipoles fed with a turnstile network
PJ et al. A miniaturized C-band digital latching phase shifter
Davis et al. Design and measurement of ferrite coupled line circulators
Sodha et al. Differential Phase Shift at Microwave Frequencies Using Planar Ferrites (Short Papers)
Ramey et al. Microwave properties of thin films with apertures
Itoh et al. New waveguide structures for millimeter-wave integrated circuits
Mistri Brief Introduction to High Frequency Passive Circuits

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20081219