RU131906U1 - Направленный ответвитель с емкостной связью - Google Patents

Abstract

Направленный ответвитель с емкостной связью, выполненный на двух независимых L-образных проводниках, один из которых расположен на верхней, а другой на нижней стороне полосковой платы, при этом комбинация проводников в их проекции друг на друга образует квадрат, в узлах пересечения проекций проводников существует емкостная связь, вход и три выхода ответвителя также находятся в узлах пересечения и являются продолжением сторон квадрата, отличающийся тем, что электрическая длина сторон квадрата, их волновые сопротивления, величина емкости связи и относительная величина связи определяются из соотношений:;;;- отношение коэффициентов передачи ответвителя с входа на рабочие выходы, где λ - рабочая длина волны;f - рабочая частота;Z- волновое сопротивление подводящей и отводящих линий;Z - волновое сопротивление линий квадрата ответвителя;L- электрическая длина стороны (линии) квадрата;m - относительная величина связи;С- величина емкости связи;1 - вход;3, 4 - рабочие выходы.

Description

Полезная модель относится к радиотехническим приборам, используемых в трактах антенно-фидерных устройств (АФУ) различного применения.

Известен датчик модуля коэффициента отражения РФ по патенту на полезную модель №80709 с приоритетом от 08.09.2008 г. Датчик содержит микрополосковый двунаправленный ответвитель с боковой электромагнитной связью. В датчике имеется центральный проводник с боковых сторон, которого выполнены связанные электромагнитно с ним отрезки линий передачи, к противоположным концам которых подключены согласованные нагрузки, а к свободным концам подключены детекторные секции.

Недостатком данной конструкции является то, что она позволяет реализовать только слабую связь линий ответвителя.

Известен другой аналог - направленный ответвитель шлейфного типа, описанный в книге «Конструирование и расчет полосковых устройств, под ред. проф. И.С.Ковалева, М., Сов. радио 1974 г., с.148». Ответвитель состоит из двух параллельных передающих линий, связанных параллельными шлейфами.

Однако данный ответвитель применяется, как правило, для получения только сильной связи, поскольку обеспечение слабой связи сопряжено с конструктивными трудностями выполнения весьма малого поперечного сечения шлейфов.

В этой же книге (стр.148-149) приведена схема другого направленного ответвителя с емкостной связью, выполненного на плате с симметричными полосковыми линиями на двух независимых L-образных проводниках, один из которых расположен на верхней, а другой на нижней стороне платы. При этом комбинация проводников в их проекции образует квадрат, в узлах пересечения которого существует емкостная связь, причем вход и три выхода также находятся в узлах пересечения и являются продолжением сторон квадрата. Причем длина стороны квадрата равна одной восьмой длины волны. Этот ответвитель обеспечивает получение как сильной, так и слабой связи.

Данный ответвитель выбран в качестве прототипа.

Недостатком данного прототипа является наличие в нем только схемного решения и отсутствие конкретных соотношений между конструктивными элементами.

Задачей полезной модели является устранение указанного недостатка, т.е. установление необходимых соотношений для создания конструкции ответвителя с требуемой связью.

Поставленная задача решается тем, что электрическая длина L₀ линий ответвителя (стороны квадрата), их волновые сопротивления Z, величина емкости С₀ связи и относительная величина связи m определяются из соотношений:

;

;

;

- отношение коэффициентов передачи ответвителя с входа 1 на выходы 3, 4.

В приведенных соотношениях:

λ - рабочая длина волны;

f - рабочая частота;

Z₀ - волновое сопротивление подводящих линий.

Z - волновое сопротивление линий ответвителя;

L₀ - электрическая длина стороны (линий) квадрата;

m - относительная величина связи.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена электрическая схема предложенной полезной модели. Здесь подводящие линии на входе 1 ответвителя и его выходах 2, 3, 4 имеют волновое сопротивление Z₀. Выходы ответвителя 3 и 4 являются рабочими, а выход 2 развязан от входа 1. Рабочая область ответвителя состоит из двух линий с электрической длиной L^* с волновым сопротивлением Z. L^*=2L₀. Эти линии связаны между собой в двух точках с помощью емкостей С₀.

На фиг.2 приведена упрощенная топология проводников ответвителя, расположенных на двух сторонах полосковой платы (диэлектрической подложки) симметричной полосковой линии. Здесь показана комбинация из двух L-образных проводников, в ней проекция проводника, расположенного на верхней плоскости платы на проводник, расположенный на нижней поверхности платы, образуют квадрат со стороной L₀. Заштрихованный проводник (выходы 2, 4) расположен на верхней стороне платы, а незаштрихованный проводник (вход 1, выход 3) расположен на ее нижней стороне. В условных точках «А» и «В» перекрещивания этих проводников обеспечивается емкостная связь между верхним и нижним проводниками ответвителя, аналогичная емкостям на фиг.1.

Пример. Рассчитать печатный односекционный направленный ответвитель с емкостной связью на симметричной полосковой плате. Рабочая длина волны λ=100 см. Волновое сопротивление подводящих линий Z₀=50 Ом.

;

;

;

Предложенный направленный ответвитель на симметричной полосковой линии обеспечивает достижение технического результата, выраженного в возможности изготовления простого по конструкции прибора с необходимыми параметрами, полученными из приведенных соотношений, при этом он выполнен в малогабаритном исполнении, что позволяет размещать его в малых объемах.

Claims (1)

1. Направленный ответвитель с емкостной связью, выполненный на двух независимых L-образных проводниках, один из которых расположен на верхней, а другой на нижней стороне полосковой платы, при этом комбинация проводников в их проекции друг на друга образует квадрат, в узлах пересечения проекций проводников существует емкостная связь, вход и три выхода ответвителя также находятся в узлах пересечения и являются продолжением сторон квадрата, отличающийся тем, что электрическая длина сторон квадрата, их волновые сопротивления, величина емкости связи и относительная величина связи определяются из соотношений:

   $$L_0=\frac{\lambda }{4\pi }{\cos }^{-1}\sqrt{\frac{1}{1+m}}$$

   

   ;

   $$Z=\frac{1}{\sin \left({\cos }^{-1}\sqrt{\frac{1}{1+m}}\right)}{Z}_0\sqrt{\frac{m}{1+m}}$$

   

   ;

   $$C_0=\frac{1}{2\pi f{Z}_0\sqrt{m}}$$

   

   ;

   $$m=S_{13}^2/S_{14}^2$$

   

   - отношение коэффициентов передачи ответвителя с входа на рабочие выходы, где λ - рабочая длина волны;

   f - рабочая частота;

   Z₀ - волновое сопротивление подводящей и отводящих линий;

   Z - волновое сопротивление линий квадрата ответвителя;

   L₀ - электрическая длина стороны (линии) квадрата;

   m - относительная величина связи;

   С₀ - величина емкости связи;

   1 - вход;

   3, 4 - рабочие выходы.

   

Images