RU173580U1

RU173580U1 - Делитель свч сигналов

Info

Publication number: RU173580U1
Application number: RU2017109331U
Authority: RU
Inventors: Ольга Борисовна Быкова
Original assignee: Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Лианозовский электромеханический завод"
Priority date: 2017-03-20
Filing date: 2017-03-20
Publication date: 2017-08-31

Abstract

Полезная модель относится к радиотехнике, в частности к устройствам деления (сложения) СВЧ сигналов.Делитель СВЧ сигналов содержит симметричный тройник, имеющий вход, два выхода, расположенные по разные стороны от входа на расстоянии, равном четверти длины волны, активное сопротивление, подключенное между выходами. Между корпусом радиатора и корпусом делителя введен диэлектрик, который имеет малое значение диэлектрической проницаемости.Технический результат предлагаемого технического решения - увеличение уровня рабочей мощности при сохранении хорошего согласования, малых потерь. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ), в частности к устройствам деления (сложения) СВЧ сигналов, и может быть использована для деления (сложения) СВЧ сигналов в фидерных трактах техники связи, радиолокационных устройств, в телевидении, в измерительной технике.

При разработке устройств СВЧ возникает задача создания устройства деления (сложения) СВЧ сигналов на большой уровень рабочей мощности, с малыми потерями и хорошим согласованием в широком частотном диапазоне, имеющего малые массогабаритные показатели. При этом необходимо, чтобы входы сумматора были развязаны между собой. Развязка входов делителя (сумматора) позволяет осуществлять деление (сложение) сигналов, например сложение СВЧ сигнала от нескольких генераторов при выходе одного из них или нескольких из строя.

Деление (сложение) СВЧ сигнала можно осуществлять с помощью кольцевого моста (Проектирование линзовых, сканирующих, широкодиапазонных антенн и фидерных устройств, Жук М.С. и Молочков Ю.Б. М., «Энергия», 1973). Кольцевые мосты могут быть выполнены на линиях различного типа: коаксиальных, симметричных и несимметричных полосковых линиях. Кольцевой мост содержит корпус и установленный внутри него проводник, выполненный в виде замкнутого кольца, выход, два входа, установленные по разные стороны от выхода на расстоянии, равном четверти длины волны, и второй выход, расположенный между входами на расстоянии четверти длины волны от одного из входов и трех четвертей от другого, соединенный с согласованной нагрузкой.

При присоединении к двум входам генераторов СВЧ сигналы от них складываются, и выход из строя одного из генераторов не сказывается на работе второго. В этом устройстве могут суммироваться сигналы большой мощности, так как мощность ограничивается, в основном, мощностью, которая способна выдержать согласованная нагрузка.

Однако, указанное устройство имеет большие габариты. Полная длина средней линии кольца равна 1,5λ (Проектирование линзовых, сканирующих, широкодиапазонных антенн и фидерных устройств, Жук М.С. и Молочков Ю.Б. М., «Энергия», 1973).

Деление (сложение) СВЧ сигнала можно осуществлять также с помощью делителя (Проектирование и расчет СВЧ элементов на полосковых линиях Малорадский Л.Г., Явич Л.Р. М., «Советское Радио», 1972), состоящего из симметричного тройника, имеющего вход, 2 выхода, расположенные по разные стороны от входа на расстоянии, равном четверти длины волны, и активное сопротивление, одним концом подключенное к первому выходу, вторым - ко второму. Делитель мощности обеспечивает развязку между выходными плечами, хорошее согласование, малые потери и значительно меньшие габариты, так как полная длина средней линии равна 0,5λ. Однако, этому устройству присущи следующие недостатки:

малый уровень рабочей мощности, так как активное сопротивление должно иметь небольшие размеры, что ограничивает мощность, рассеиваемую сопротивлением. Применение сопротивлений (резисторы типа Р1-17), в которых для увеличения рабочей мощности необходимо применять внешний радиатор, как правило, соединенный с корпусом устройства, приводит к значительному ухудшению параметров из-за наличия паразитных реактивностей сопротивления (индуктивность и емкость выводов, емкость, образованная резистивным слоем и корпусом и т.п.).

Более близким аналогом, выбранным в качестве прототипа в связи со сходством выполняемой технической задачи, является делитель СВЧ сигналов (патент на полезную модель № 118125, МПК Н01Р 5/16, опубл. 10.07.2012), содержащий симметричный тройник, имеющий вход, два выхода, расположенные по разные стороны от входа на расстоянии, равном четверти длины волны, и активное сопротивление, одним концом подключенное к первому выходу, вторым - ко второму, диэлектрик, установленный между корпусом радиатора и корпусом активного сопротивления.

Однако недостатком этого устройства является невысокий уровень рабочей мощности, который обусловлен тем, что диэлектрик установлен между корпусом радиатора и корпусом активного сопротивления. Корпус радиатора, корпус активного сопротивления и диэлектрик, установленный между корпусом радиатора и корпусом активного сопротивления, образуют конденсатор. Общая емкость, образованная емкостью этого конденсатора и паразитной емкостью активного сопротивления, ухудшает согласование и увеличивает потери. Улучшение согласования и уменьшение потерь возможно путем уменьшения емкости конденсатора за счет использования диэлектрика с малым значением коэффициента относительной диэлектрической проницаемости. При этом в целях улучшения теплоотвода от сопротивления необходимо в качестве диэлектрика использовать диэлектрики с высоким коэффициентом теплопроводности, например поликор, имеющий коэффициент теплопроводности, равный 31,5 Вт/(м°С) (Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств, под редакцией В.И. Вольмана, М. «Радио и Связь», 1982 г., стр. 18). Однако такого рода диэлектрики имеют:

высокое значение коэффициента относительной диэлектрической проницаемости (для поликора εr=9,6), что приводит к сравнительно большому значению общей емкости, что приводит к ухудшению согласования и потерь СВЧ сигнала;

коэффициент теплопроводности диэлектрика (для поликора равен 31,5 Вт/(м°С)) все-таки ниже коэффициента теплопроводности металлов, например меди (406 Вт/(м°С), используемых при изготовлении радиатора (Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств, под редакцией В.И. Вольмана, М. «Радио и Связь», 1982 г., стр. 23), что снижает отвод тепла от сопротивления и уменьшает уровень рабочей мощности.

В результате для сохранения хорошего согласования и малых потерь необходимо уменьшать уровень рабочей мощности за счет использования активного сопротивления с меньшей рабочей мощностью (с меньшей паразитной емкостью).

Технический результат предлагаемого технического решения - увеличение уровня рабочей мощности при сохранении хорошего согласования и малых потерь.

Указанный технический результат достигается тем, что в делитель СВЧ сигналов, содержащий симметричный тройник, имеющий вход, два выхода, расположенные по разные стороны от входа на расстоянии, равном четверти длины волны, и, по крайней мере, одно активное сопротивление, подключенное между выходами, введен диэлектрик, установленный между корпусом радиатора и корпусом делителя.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства.

На фиг. 2 показано сечение (схематичное) делителя с сопротивлением на радиаторе, подключенным между выходами и диэлектриком, установленным между корпусом радиатора и корпусом делителя.

На чертеже и в тексте приняты следующие обозначения:

1 - вход делителя;

2 - выход делителя;

3 - выход делителя;

4 - активное сопротивление;

5 - диэлектрик;

6 - радиатор;

7 - корпус делителя.

Делитель СВЧ сигналов содержит симметричный тройник, вход 1 и два выхода 2, 3, расположенные по разные стороны от входа 1 на расстоянии, равном четверти длины волны и, по крайней мере, одно активное сопротивление 4, подключенное между выходами 2, 3, диэлектрик 5, установленный между радиатором 6 и корпусом делителя 7.

Делитель СВЧ сигналов работает следующим образом.

СВЧ сигнал, поступивший на вход 1, разделяется поровну между двумя выходами 2, 3, расположенными на расстоянии, равном четверти длины волны от входа 1. Сигналы на выходах 2, 3 равны и синфазны, если выходы 2, 3 согласованы. Согласование выходов 2, 3 достигается присоединением к ним согласованных нагрузок (на фиг. 1 не показаны). В случае рассогласования одного из выходов, например второго, сигнал, отраженный от выхода 2, поступает на выход 3 двумя путями: непосредственно через сопротивление 4 и через отрезки линии, равные половине длины волны. Таким образом, на выходе 3 складываются два сигнала в противофазе, тем самым достигается компенсация отраженного сигнала, то есть, достигается развязка между выходами 2 и 3. При этом половина мощности поступает на выход 3, а половина рассеивается на сопротивлении 4. Так как между корпусом радиатора 6 и корпусом делителя 7 установлен диэлектрик 5, то общая емкость двух последовательно подключенных емкостей (одна емкость - паразитная емкость сопротивления 4, другая - емкость, образованная корпусом радиатора 6, диэлектриком 5 и корпусом 7 делителя) будет заведомо меньше собственной паразитной емкости сопротивления 4. Следовательно, влияние суммарной паразитной емкости будет значительно меньше, что позволит либо устанавливать дополнительные сопротивления и тем самым, во-первых, увеличить площадь, с которой отводится тепло, во-вторых, поместить источники тепла (сопротивления 4) в разные места радиатора, улучшая условия охлаждения, либо использовать сопротивление 4 с большей мощностью рассеяния, у которого, как правило, величина паразитных реактивностей (прежде всего емкости) не позволяет получить хорошее согласование и малые потери при установке такого сопротивления 4 непосредственно на корпус радиатора 6, который имеет непосредственный гальванический контакт с корпусом 7 делителя.

Использование предложенного технического решения позволяет значительно увеличить уровень рабочей мощности при сохранении хорошего согласования и малых потерь либо за счет использования одного мощного сопротивления, имеющего большую емкость, либо за счет использования нескольких менее мощных сопротивлений. Использования нескольких менее мощных сопротивлений позволяет, кроме увеличения общей максимально допустимой мощности рассеяния, увеличить площадь, с которой осуществляется отвод тепла, и разнести источники тепла (сопротивления) по радиатору. Все это позволяет еще более увеличить уровень рабочей мощности.

Использование предложенного технического решения позволяет значительно увеличить уровень рабочей мощности при сохранении хорошего согласования и малых потерь, так как:

сопротивление установлено непосредственно на радиаторе, что не снижает отвод тепла от сопротивления;

диэлектрик можно использовать с малым значением коэффициента относительной диэлектрической проницаемости, так как нет необходимости использовать диэлектрики с высоким коэффициентом теплопроводности, как правило, имеющие большое значение коэффициента относительной диэлектрической проницаемости.

При этом сохраняется возможность использования одного мощного сопротивления, имеющего большую емкость, либо за счет использования нескольких менее мощных сопротивлений. Использования нескольких менее мощных сопротивлений позволяет кроме увеличения общей максимально допустимой мощности рассеяния, увеличить площадь, с которой осуществляется отвод тепла и разнести источники тепла (сопротивления) по радиатору. Все это позволяет еще более увеличить уровень рабочей мощности.

Расчеты показывают, что использование предложенного технического решения позволит увеличить уровень рабочей мощности по сравнению с делителем СВЧ сигналов (патент на полезную модель № 118125, МПК Н01Р 5/16, опубл. 10.07.2012) более чем в 1,4 раза при сохранении хорошего согласования и малых потерь СВЧ сигнала.

На дату подачи заявки был создан СВЧ делитель с использованием сопротивления типа Р1-17-150.

Использование предложенного технического решения позволит увеличить уровень рабочей мощности при сохранении хорошего согласования и малых потерь.

Claims

Делитель СВЧ сигналов, содержащий симметричный тройник, имеющий вход, два выхода, расположенные по разные стороны от входа на расстоянии, равном четверти длины волны, и, по крайней мере, одно активное сопротивление, одним концом подключенное к первому выходу, вторым - ко второму, диэлектрик, отличающийся тем, что диэлектрик установлен между корпусом радиатора и корпусом делителя и имеет малое значение диэлектрической проницаемости.