RU117723U1

RU117723U1 - POWER DIVIDER

Info

Publication number: RU117723U1
Application number: RU2011126365/07U
Authority: RU
Inventors: Виктор Васильевич Юркин; Георгий Георгиевич Костылев
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Государственный Ракетный Центр Имени Академика В.П. Макеева"
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2012-06-27

Abstract

Делитель мощности, содержащий диэлектрическую подложку с микрополосковыми многопроводниковыми электромагнитно-связанными линиями, установленную в металлическом корпусе, отличающийся тем, что толщина подложки под связанными линиями больше толщины подложки под выходными линиями, а ширина выходных линий близка к ширине связанных линий, при этом внутренний контур корпуса повторяет контур подложки, сопрягаясь с ним без зазоров. A power divider containing a dielectric substrate with microstrip multi-conductor electromagnetically coupled lines installed in a metal case, characterized in that the thickness of the substrate under the associated lines is greater than the thickness of the substrate under the output lines, and the width of the output lines is close to the width of the coupled lines, while the inner contour of the case repeats the contour of the substrate, mating with it without gaps.

Description

Полезная модель относится к радиотехнике и предназначена для использования в антенно-фидерных трактах различного назначения.The utility model relates to radio engineering and is intended for use in antenna-feeder paths for various purposes.

В качестве аналога выбрано устройство с квадратурным делителем в составе частотно-разделительного устройства, описанного в патенте на полезную модель №99675 МПК Н03Н 7/19 (2006.01).A device with a quadrature divider as part of the frequency-separation device described in the patent for utility model No. 99675 IPC Н03Н 7/19 (2006.01) was selected as an analogue.

Квадратурные делители можно выполнить на различной элементной базе. Несколько вариантов таких делителей приведены в книге Проектирование радиопередающих устройств под ред. В.В.Шахгильдяна, М. «Радио и связь», 1993 г., с.251-261. Наиболее близким по конструктивным признакам является квадратурный делитель мощности на линиях с электромагнитной связью, который имеет широкую полосу рабочих частот, и небольшие габариты. Данный вариант делителя применяется в частотно-разделительных устройствах с большим разносом суммируемых частот.Quadrature dividers can be performed on various elemental base. Several options for such dividers are given in the book Design of Radio Transmitting Devices, ed. V.V. Shahgildyan, M. "Radio and Communications", 1993, p. 251-261. The closest in design features is a quadrature power divider on lines with electromagnetic coupling, which has a wide band of operating frequencies, and small dimensions. This version of the divider is used in frequency separation devices with a large separation of the summed frequencies.

Конструктивная реализуемость этого варианта квадратурного делителя со связью 3 дБ обеспечивается путем применения микрополосковых многопроводных линий с электромагнитной связью. В различных вариантах делителей число таких линий выбирается равным от трех до восьми.The constructive feasibility of this embodiment of a quadrature divider with a 3 dB coupling is ensured by the use of microstrip multi-wire lines with electromagnetic coupling. In various variants of the dividers, the number of such lines is selected equal to from three to eight.

Применение микрополосковых многопроводных линий позволяет конструктивно реализовать достаточно малые по ширине связанные линии передачи, в результате чего получаем малые габариты прибора. Например, в наиболее простом по конструкции варианте делителя с тремя связанными линиями их ширина составляет W₀=0,73 мм, а величина зазора между ними равняется S=0,43 мм. При этом подложка делителя выполняется из стандартного органического диэлектрика типа ФЛАН-10 толщиной h₀=10 мм с диэлектрической проницаемостью ε=10.The use of microstrip multi-wire lines makes it possible to constructively implement sufficiently small coupled transmission lines in width, as a result of which we obtain small dimensions of the device. For example, in the simplest design of the divider with three connected lines, their width is W ₀ = 0.73 mm, and the gap between them is S = 0.43 mm. In this case, the divider substrate is made of a standard organic dielectric of the FLAN-10 type with a thickness of h ₀ = 10 mm and a dielectric constant of ε = 10.

Данный квадратурный делитель мощности на микрополосковых многопроводных связанных линиях выбран в качестве прототипа.This quadrature power divider on microstrip multi-wire coupled lines is selected as a prototype.

Недостатком выбранного прототипа является то, что четыре его выходные линии имеют большую ширину - более чем в 10 раз превышающую ширину самих связанных линий. Это обусловлено тем, что выходные линии делителя, имеют выходы на стандартные соединители с волновым сопротивлением Z₀=50 Ом. При большой толщине подложки равной h₀=10 мм и ее высокой диэлектрической проницаемости ε=10 эти выходные линии имеют расчетную ширину равную W₁=9,6 мм.The disadvantage of the selected prototype is that its four output lines have a large width - more than 10 times the width of the connected lines themselves. This is due to the fact that the output lines of the divider have outputs to standard connectors with a wave impedance of Z ₀ = 50 Ohms. With a large thickness of the substrate equal to h ₀ = 10 mm and its high dielectric constant ε = 10, these output lines have a calculated width equal to W ₁ = 9.6 mm.

В результате этого возникает резкий перепад размеров полосковых проводников в местах сочленения выходных и связанных линий делителя, что приводит к появлению в этих местах паразитных емкостей на корпус, которые ухудшают согласование и развязку делителя в полосе рабочих частот.As a result of this, there is a sharp difference in the sizes of strip conductors at the junction of the output and connected lines of the divider, which leads to the appearance of spurious capacitances on the housing at these places, which impair the matching and isolation of the divider in the operating frequency band.

Для компенсации этих паразитных емкостей используют выборочную подрезку широких выходных линий в местах их стыка с узкими связанными линиями. Однако такая подрезка эффективна лишь в узкой полосе рабочих частот (см. книгу Конструирование и расчет полосковых устройств под ред. И.С.Ковалева, М. «Советское радио», 1974 г., с.176-177). Широкие выходные линии делителя, кроме того, заметно увеличивают его продольные размеры.To compensate for these stray capacitances, selective trimming of wide output lines is used at their junction with narrow connected lines. However, such trimming is effective only in a narrow band of operating frequencies (see the book Design and calculation of strip devices under the editorship of I. S. Kovalev, M. “Soviet Radio”, 1974, p.176-177). The wide output lines of the divider, in addition, significantly increase its longitudinal dimensions.

Задачей полезной модели является создание квадратурного делителя мощности со связью 3,0 дБ на микрополосковых многопроводных линиях с электромагнитной связью, где выходные линии делителя имеют ширину, близкую к ширине связанных линий.The objective of the utility model is to create a quadrature power divider with a 3.0 dB coupling on microstrip multi-wire lines with electromagnetic coupling, where the output lines of the divider have a width close to the width of the connected lines.

Поставленная задача решается тем, что в полезной модели подложка выполнена ступенчатой так, что она имеет малую толщину h₁ под выходными линиями делителя и большую толщину h₀ под связанными линиями. При этом толщина h₁ выбрана такой, что выходные линии делителя имеют ширину W₃, близкую к ширине связанных линий W₀.The problem is solved in that in the utility model, the substrate is stepped so that it has a small thickness h ₁ under the output lines of the divider and a large thickness h ₀ under the connected lines. Moreover, the thickness h _{1 is} chosen such that the output lines of the divider have a width W ₃ close to the width of the connected lines W ₀ .

Сущность полезной модели поясняется чертежами фиг.1 и фиг.2. На чертеже фиг.1 приведена конструкция прототипа, где показаны: 1-4 выводы делителя (выходные линии) и их ширина W₁; 5 - связанные линии шириной W₀; 6 - подложка микрополосковой платы прототипа толщиной h₀; 7 - плоское основание корпуса делителя.The essence of the utility model is illustrated by the drawings of figure 1 and figure 2. The drawing of figure 1 shows the design of the prototype, which shows: 1-4 conclusions of the divider (output lines) and their width W ₁ ; 5 - connected lines of width W ₀ ; 6 - the substrate of the microstrip board of the prototype thickness h ₀ ; 7 - flat base of the divider body.

Здесь входной сигнал делителя, поданный на линию 1, разделяется между выходами линий 2, 3. При этом выход линии 4 развязан с линией 1 входа делителя. Выходные линии 1-4 делителя специально подрезаны 8 в местах их соединения со связанными линиями, а также в местах их соединения с внешними радиочастотными соединителями делителя 9 и 10.Here, the input signal of the divider supplied to line 1 is divided between the outputs of lines 2, 3. In this case, the output of line 4 is isolated from the line 1 of the input of the divider. The output lines 1-4 of the divider are specially cut 8 at the places of their connection with the connected lines, as well as at the places of their connection with external RF connectors of the divider 9 and 10.

На чертеже фиг.2 приведена конструкция полезной модели, где показаны: 11-14 выходные линии делителя с уменьшенной шириной проводников W₃; 5 - узкие связанные линии шириной W₀; 15 - ступенчатая подложка микрополосковой платы толщиной h₀ под связанными линиями и толщиной h₁ под выходными линиями; 16 - ступенчатое основание корпуса делителя.The drawing of figure 2 shows the design of the utility model, which shows: 11-14 output lines of the divider with a reduced width of the conductors W ₃ ; 5 - narrow connected lines of width W ₀ ; 15 is a stepped substrate of a microstrip board with a thickness h ₀ under the connected lines and a thickness h ₁ under the output lines; 16 - step base of the divider body.

Поскольку ширина выходных микрополосковых линий W₃ зависит от толщины расположенной под ними подложки h₁ (см. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств под ред. В.И.Вольмана, М. «Радио и связь», 1982 г., с.63), то подбором этой толщины h₁ можно всегда получить ширину выходных линий W₃ близкую к ширине связанных линий W₀. Например, при уменьшении толщины подложки под выходными линиями до величины h₁=1,0 ммSince the width of the output microstrip lines W ₃ depends on the thickness of the substrate h ₁ located below them (see the Handbook for the calculation and design of microwave strip devices, edited by V.I. Volman, M. Radio and Communication, 1982, p. 63), then by choosing this thickness h ₁ you can always get the width of the output lines W ₃ close to the width of the connected lines W ₀ . For example, when reducing the thickness of the substrate under the output lines to a value of h ₁ = 1.0 mm

их ширина будет составлять W₃=0,96 мм. Связанные линии при этом будут иметь прежнюю ширину W₀=0,73 мм при толщине подложки под ними равной h₀=10 мм.their width will be W ₃ = 0.96 mm. In this case, the connected lines will have the previous width W ₀ = 0.73 mm with the thickness of the substrate below them equal to h ₀ = 10 mm.

В результате этого в полезной модели исчезает необходимость подрезки проводников выходных линий. Одинаковость проводников существенно расширяет полосу рабочих частот делителя при высоком согласовании его входов и высокой развязки входа делителя с третьим выходом.As a result, the utility model eliminates the need for trimming the conductors of the output lines. The uniformity of the conductors significantly expands the operating frequency band of the divider with a high coordination of its inputs and high isolation of the divider input with a third output.

Разработанный делитель в полосе рабочих частот 200-300 МГц имеет расчетное КСВН по входу и выходам менее 1,03, расчетная развязка при этом превышает 50 дБ, а коэффициент деления находится в пределах . В связи с этим, продольные габариты делителя уменьшены на величину порядка 20 мм.The developed divider in the operating frequency band 200-300 MHz has a calculated VSWR at the input and outputs of less than 1.03, the calculated isolation in this case exceeds 50 dB, and the division coefficient is within . In this regard, the longitudinal dimensions of the divider are reduced by about 20 mm.

Claims

A power divider comprising a dielectric substrate with microstrip multi-wire electromagnetically coupled lines installed in a metal case, characterized in that the thickness of the substrate under the connected lines is greater than the thickness of the substrate under the output lines, and the width of the output lines is close to the width of the connected lines, while the inner contour of the case repeats the contour of the substrate, mating with it without gaps.