RU177305U1 - COMPACT DIRECTED TAP - Google Patents
COMPACT DIRECTED TAP Download PDFInfo
- Publication number
- RU177305U1 RU177305U1 RU2017126697U RU2017126697U RU177305U1 RU 177305 U1 RU177305 U1 RU 177305U1 RU 2017126697 U RU2017126697 U RU 2017126697U RU 2017126697 U RU2017126697 U RU 2017126697U RU 177305 U1 RU177305 U1 RU 177305U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- low
- pass filter
- directional coupler
- coupler
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
- H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
- H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
- H01P5/18—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
Landscapes
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области радиотехники, а именно к направленным ответвителям.Направленный ответвитель содержит четыре входные линии передачи с волновым сопротивлением Rи четыре попарно одинаковых фильтра нижних частот, подключенных друг к другу через тройники, с входными сопротивлениями R=R⋅k и, где, Р- мощность, ответвленная в один из входов, Р- мощность, подаваемая на вход направленного ответвителя, и фазой коэффициента передачи 90° на центральной рабочей частоте. Причем первый вход первого фильтра нижних частот соединен с первым входом устройства и вторым входом четвертого фильтра нижних частот, второй вход первого фильтра нижних частот соединен со вторым входом устройства и первым входом второго фильтра нижних частот, второй вход второго фильтра нижних частот соединен с третьим входом устройства и первым входом третьего фильтра нижних частот, второй вход третьего фильтра нижних частот соединен с четвертым входом устройства и первым входом четвертого фильтра нижних частот. Технический результат - уменьшение длин сегментов линий передачи в составе направленного ответвителя. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.The utility model relates to the field of radio engineering, namely to directional couplers. A directional coupler contains four input transmission lines with a wave impedance R and four pairwise identical low-pass filters connected to each other via tees, with input resistances R = R⋅k and, where, P is the power branched into one of the inputs, P is the power supplied to the input of the directional coupler, and the phase of the transmission coefficient is 90 ° at the central operating frequency. Moreover, the first input of the first low-pass filter is connected to the first input of the device and the second input of the fourth low-pass filter, the second input of the first low-pass filter is connected to the second input of the device and the first input of the second low-pass filter, the second input of the second low-pass filter is connected to the third input of the device and the first input of the third low-pass filter, the second input of the third low-pass filter is connected to the fourth input of the device and the first input of the fourth low-pass filter. EFFECT: reduced lengths of segments of transmission lines in a directional coupler. 1 s.p. f-ly, 3 ill.
Description
Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована в радиолокации, радионавигации, связи, антенных системах и радиоизмерениях как самостоятельное устройство, а также в качестве функционального узла для построения делителей мощности, фазовращателей, смесителей, модуляторов, дискриминаторов, сумматоров мощности, диаграммообразующих элементов.The utility model relates to radio engineering and can be used in radar, radio navigation, communication, antenna systems and radio measurements as an independent device, as well as a functional unit for constructing power dividers, phase shifters, mixers, modulators, discriminators, power adders, and diagram-forming elements.
В настоящий момент широкую известность получила конструкция квадратурного направленного ответвителя, выполненная в виде двух одинаковых отрезков линии передачи, например, коаксиального кабеля, длиной в 1/8 длины волны в линии и содержащего две сосредоточенные емкости связи, которые включены на концах отрезков между потенциальными проводниками линий («Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний.» Под ред. З.И. Моделя. Изд. "Советское радио", М. 1980. С. 86-87, рис. 6.6). Недостатками данного технического решения являются: узкая полоса рабочих частот и большой габаритный размер.At present, the design of a quadrature directional coupler made in the form of two identical segments of a transmission line, for example, a coaxial cable, 1/8 wavelength in a line and containing two lumped communication capacities that are connected at the ends of the segments between potential line conductors, is widely known. (“Devices for adding and distributing the power of high-frequency oscillations.” Edited by ZI Model. Publishing House “Soviet Radio”, M. 1980. S. 86-87, Fig. 6.6). The disadvantages of this technical solution are: a narrow band of operating frequencies and a large overall size.
Другая часто используемая конструкция представляет собой квадратурный направленный ответвитель на элементах с сосредоточенными параметрами. Ответвитель представляет собой симметричный восьмиполюсник, состоящий из фильтров верхних частот ("Широкополосные устройства СВЧ на элементах с сосредоточенными параметрами" Карпов В.М., Малышев В.А., Перевощиков И.В. - М.: "Радио и связь", 1984. с. 67-72, рис. 5.5). При широкой полосе рабочих частот данный ответвитель содержит большое количество элементов, а, следовательно, имеет большие габаритные размеры, низкую надежность и повторяемость при серийном производстве, высокую стоимость, сложен в изготовлении и настройке.Another commonly used design is a quadrature directional coupler on elements with lumped parameters. The coupler is a symmetric eight-port, consisting of high-pass filters ("Broadband microwave devices on elements with lumped parameters" Karpov V.M., Malyshev V.A., Perevoshchikov I.V. - M .: "Radio and communication", 1984 p. 67-72, Fig. 5.5). With a wide range of operating frequencies, this coupler contains a large number of elements, and therefore has large overall dimensions, low reliability and repeatability in serial production, high cost, and is difficult to manufacture and configure.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к предложенному является микрополосковый направленный ответвитель, который содержит диэлектрическую подложку, одна поверхность которой металлизирована, а на другой две микрополосковые линии соединены на расстоянии четверти длины волны двумя четвертьволновыми шлейфами. (Вольман В.И., Пименов Ю.В. Техническая электродинамика - «Связь», 1971. - 487 с.). Устройство обеспечивает прохождение сигнала с входа основной линии на выход и ответвление части мощности, проходящей по основной линии передачи, на два выхода. Фазовый сдвиг напряжений на выходах такого ответвителя составляет 90°. Недостатками указанного микрополоскового направленного ответвителя являются: большие габаритные размеры, особенно на низких частотах, а также паразитные полосы пропускания на соседних частотах.Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the proposed one is a microstrip directional coupler, which contains a dielectric substrate, one surface of which is metallized, and the other two microstrip lines are connected at a quarter-wavelength distance by two quarter-wave loops. (Volman V.I., Pimenov Yu.V. Technical electrodynamics - “Communication”, 1971. - 487 p.). The device ensures the passage of the signal from the input of the main line to the output and the branch of the power passing through the main transmission line to two outputs. The phase shift of the voltages at the outputs of such a coupler is 90 °. The disadvantages of this microstrip directional coupler are: large overall dimensions, especially at low frequencies, as well as spurious bandwidths at adjacent frequencies.
Полезная модель направлена на уменьшение габаритных размеров направленных ответвителей.The utility model is aimed at reducing the overall dimensions of directional couplers.
Техническим результатом, достигаемым при реализации полезной модели, является уменьшение длин сегментов линий передачи в составе направленного ответвителя.The technical result achieved by the implementation of the utility model is to reduce the lengths of segments of transmission lines in the directional coupler.
Технический результат достигается за счет того, что направленный ответвитель содержит четыре входные линии передачи с волновым сопротивлением R1 и четыре попарно одинаковых фильтра нижних частот, подключенных друг к другу (через тройники), с входными сопротивлениями R2=R1⋅k и , где , Ротв - мощность, ответвленная в один из входов, Рвх - мощность, подаваемая на вход направленного ответвителя, и фазой коэффициента передачи 90° на центральной рабочей частоте, где первый вход первого фильтра нижних частот соединен с первым входом устройства и вторым входом четвертого фильтра нижних частот, второй вход первого фильтра нижних частот соединен со вторым входом устройства и первым входом второго фильтра нижних частот, второй вход второго фильтра нижних частот соединен с третьим входом устройства и первым входом третьего фильтра нижних частот, второй вход третьего фильтра нижних частот соединен с четвертым входом устройства и первым входом четвертого фильтра нижних частот, предпочтительным является несимметричное исполнение всех фильтров нижних частот.The technical result is achieved due to the fact that the directional coupler contains four input transmission lines with impedance R 1 and four pairwise identical low-pass filters connected to each other (via tees), with input impedances R 2 = R 1 ⋅k and where P holes - power branched to one input, P Rin - the power supplied to the input of the directional coupler and the gain phase of 90 ° at the central operating frequency, wherein the first input of the first lowpass filter connected to the first device input and the second input of the fourth low-pass filter, the second input of the first low-pass filter is connected to the second input of the device and the first input of the second low-pass filter, the second input of the second low-pass filter is connected to the third input of the device and the first input of the third filter low-pass filter, the second input of the third low-pass filter is connected to the fourth input of the device and the first input of the fourth low-pass filter, the asymmetrical design of all low-pass filters is preferred.
Фильтр нижних частот, имеющий в необходимой полосе частот фазочастотную характеристику, совпадающую с фазочастотной характеристикой линии передачи, обладает меньшей длиной по сравнению с ней. Таким образом, использование фильтров нижних частот вместо отрезков линий передачи позволяет уменьшить габаритные размеры устройства.A low-pass filter having a phase-frequency characteristic in the required frequency band matching the phase-frequency characteristic of the transmission line has a shorter length compared to it. Thus, the use of low-pass filters instead of segments of transmission lines can reduce the overall dimensions of the device.
Сущность изобретения поясняется фигурами, на которых изображено:The invention is illustrated by figures, which depict:
- на фиг. 1 - предпочтительный вариант топологии предлагаемого микрополоскового направленного ответвителя с несимметрично выполненными фильтрами нижних частот, реализованного на диэлектрической подложке с относительной диэлектрической проницаемостью равной 4.4 и толщиной 1 мм; вид сверху, где 1, 2, 3, 4 - входы ответвителя;- in FIG. 1 is a preferred variant of the topology of the proposed microstrip directional coupler with asymmetrically configured low-pass filters, implemented on a dielectric substrate with a relative dielectric constant of 4.4 and a thickness of 1 mm; top view, where 1, 2, 3, 4 - coupler inputs;
- на фиг. 2 - графики зависимости модулей S-параметров от частоты, выраженных в децибелах;- in FIG. 2 - graphs of the dependence of the S-parameter modules on frequency, expressed in decibels;
- на фиг. 3 - график частотной зависимости разности фаз между связанным и основным выходами ответвителя.- in FIG. 3 is a graph of the frequency dependence of the phase difference between the coupled and the main outputs of the coupler.
Микрополосковый направленный ответвитель имеет четыре 50-омных входных линии передачи, состоит из четырех фильтров нижних частот в микрополосковом исполнении, подключенных друг к другу через тройники между входами 1 и 2, 1 и 3, 3 и 4, 2 и 4.The microstrip directional coupler has four 50-ohm input transmission lines, consists of four microstrip low-pass filters connected to each other through tees between
Микрополосковый направленный ответвитель работает следующим образом.Microstrip directional coupler operates as follows.
Поступающая на вход 1 мощность высокочастотного сигнала (например, с рабочей частотой 2 ГГц) через фильтр нижних частот частично поступает на вход 2, частично ответвляется на вход 4. Подобная реализация, представленная на фиг. 1, предлагаемого ответвителя обеспечивает равное деление мощности. За счет использования фильтров нижних частот, обеспечивающих фазовый набег 90°, вход 3 оказывается электрически развязанным на центральной рабочей частоте. Ввиду симметрии предлагаемого устройства, аналогичное рассуждение справедливо при подаче мощности на другие входы.The power of a high-frequency signal supplied to input 1 (for example, with an operating frequency of 2 GHz) through a low-pass filter is partially fed to input 2 and partially branched to input 4. A similar implementation, shown in FIG. 1, the proposed coupler provides equal division of power. Through the use of low-pass filters, providing a phase incursion of 90 °,
Для ответвителя, который делит мощность поровну между двумя выходами: Ротв=0,5 Вт, Рвх=1 Вт, тогда , для стандартного волнового сопротивления R1=50 Ом входные сопротивления будут равны R2=R1⋅k=50⋅0,707=35,35 Ом и .For a coupler that divides the power equally between two outputs: P hole = 0.5 W, P input = 1 W, then , for a standard wave impedance R 1 = 50 Ohm, the input impedances will be equal to R 2 = R 1 ⋅k = 50⋅0,707 = 35.35 Ohm and .
В качестве дополнительного преимущества предлагаемый ответвитель не имеет паразитных полос пропускания на частотах, кратных центральной частоте рабочего диапазона. Применение фильтров нижних частот вместо отрезков линии передачи позволяет осуществить эффективную миниатюризацию конструкции. Благодаря несимметричной реализации фильтров нижних частот (внесению внутрь широких линии) дополнительно уменьшаются габаритные размеры устройства.As an additional advantage, the proposed coupler does not have spurious passbands at frequencies that are multiples of the center frequency of the operating range. The use of low-pass filters instead of segments of the transmission line allows for efficient miniaturization of the structure. Due to the asymmetric implementation of low-pass filters (insertion into wide lines), the overall dimensions of the device are further reduced.
Для подтверждения реализуемости выбранного технического решения, был изготовлен опытный образец полезной модели микрополоскового направленного ответвителя со следующими техническими характеристиками:To confirm the feasibility of the selected technical solution, a prototype of a useful model of a microstrip directional coupler with the following technical characteristics was made:
- коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН) входов ответвителя не более 1,15;- standing wave voltage coefficient (VSWR) of coupler inputs not more than 1.15;
- амплитудный разбаланс между основным и связанным каналами ответвителя не превышает 0,7 дБ, в соответствии с данными на фиг. 2;- the amplitude imbalance between the main and associated coupler channels does not exceed 0.7 dB, in accordance with the data in FIG. 2;
- разность фаз между основным и связанным каналами отличается от 90° не более чем на 3°, что показано на фиг. 3.- the phase difference between the main and associated channels differs from 90 ° by no more than 3 °, as shown in FIG. 3.
Площадь компактного ответвителя составляет 196 мм2, что на 68,5% меньше площади, занимаемой стандартной конструкцией ответвителя.The area of the compact coupler is 196 mm 2 , which is 68.5% less than the area occupied by the standard coupler design.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017126697U RU177305U1 (en) | 2017-07-25 | 2017-07-25 | COMPACT DIRECTED TAP |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017126697U RU177305U1 (en) | 2017-07-25 | 2017-07-25 | COMPACT DIRECTED TAP |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU177305U1 true RU177305U1 (en) | 2018-02-15 |
Family
ID=61227181
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017126697U RU177305U1 (en) | 2017-07-25 | 2017-07-25 | COMPACT DIRECTED TAP |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU177305U1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU187316U1 (en) * | 2018-04-09 | 2019-03-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | COMPACT FOUR DIFFERENT DIRECTED TAP |
RU196375U1 (en) * | 2019-07-11 | 2020-02-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | COMPACT DIRECTED TAP |
RU2781799C1 (en) * | 2021-12-20 | 2022-10-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Compact directional coupler |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3996533A (en) * | 1975-07-07 | 1976-12-07 | Lee Chong W | High frequency, multi-throw switch employing hybrid couplers and reflection-type phase shifters |
US7538635B2 (en) * | 2005-04-11 | 2009-05-26 | Ntt Docomo, Inc. | Quadrature hybrid circuit having variable reactances at the four ports thereof |
RU2494502C2 (en) * | 2011-10-18 | 2013-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Miniature broadband quadrature directional coupler on lumped elements |
US8704575B2 (en) * | 2011-06-17 | 2014-04-22 | University Of Florida Research Foundation, Incorporated | Tunable active directional couplers |
-
2017
- 2017-07-25 RU RU2017126697U patent/RU177305U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3996533A (en) * | 1975-07-07 | 1976-12-07 | Lee Chong W | High frequency, multi-throw switch employing hybrid couplers and reflection-type phase shifters |
US7538635B2 (en) * | 2005-04-11 | 2009-05-26 | Ntt Docomo, Inc. | Quadrature hybrid circuit having variable reactances at the four ports thereof |
US8704575B2 (en) * | 2011-06-17 | 2014-04-22 | University Of Florida Research Foundation, Incorporated | Tunable active directional couplers |
RU2494502C2 (en) * | 2011-10-18 | 2013-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Miniature broadband quadrature directional coupler on lumped elements |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
Denis A. Letavin A Novel Method of Design of Miniaturized Microstrip Microwave Devices Using Filters // IEEE International Conference on Microwaves, Communications, Antennas and Electronic Systems (COMCAS 2015), 2 - 4 November 2015, Tel Aviv, Israel. * |
Denis A. Letavin Compact Microstrip Branch-Line Coupler with Unequal Power Division // 2017 11th European Conference on Antennas and Propagation, EUCAP, 15.05.2017, 1162-1165. * |
Denis A. Letavin Compact Microstrip Branch-Line Coupler with Unequal Power Division // 2017 11th European Conference on Antennas and Propagation, EUCAP, 15.05.2017, 1162-1165. Летавин Д.А. МИНИАТЮРИЗАЦИЯ МИКРОПОЛОСКОВЫХ СВЧ-УСТРОЙСТВ // Екатеринбург: УрФУ, 2016 (стр. 6-7, 62, фиг. 1.2). Denis A. Letavin A Novel Method of Design of Miniaturized Microstrip Microwave Devices Using Filters // IEEE International Conference on Microwaves, Communications, Antennas and Electronic Systems (COMCAS 2015), 2 - 4 November 2015, Tel Aviv, Israel. * |
Летавин Д.А. МИНИАТЮРИЗАЦИЯ МИКРОПОЛОСКОВЫХ СВЧ-УСТРОЙСТВ // Екатеринбург: УрФУ, 2016 (стр. 6-7, 62, фиг. 1.2). * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU187316U1 (en) * | 2018-04-09 | 2019-03-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | COMPACT FOUR DIFFERENT DIRECTED TAP |
RU196375U1 (en) * | 2019-07-11 | 2020-02-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | COMPACT DIRECTED TAP |
RU2781799C1 (en) * | 2021-12-20 | 2022-10-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Compact directional coupler |
RU2808531C1 (en) * | 2022-10-10 | 2023-11-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Frequency-tunable directional coupler (embodiments) |
RU2802865C1 (en) * | 2022-12-14 | 2023-09-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Twelve-port crossover |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9136579B2 (en) | Phase shifter using substrate integrated waveguide | |
CN112272900B (en) | Spiral ultra-wideband microstrip orthogonal directional coupler | |
RU2494502C2 (en) | Miniature broadband quadrature directional coupler on lumped elements | |
RU177305U1 (en) | COMPACT DIRECTED TAP | |
RU2666969C1 (en) | Nonlinear divider of uhf signal power on spin waves | |
JP7405998B2 (en) | High frequency power distribution and synthesis circuit | |
CN114284673B (en) | Substrate integrated waveguide dual-band filtering balun | |
RU182127U1 (en) | COMPACT MICROWAVE BRIDGE | |
RU196285U1 (en) | SMALL DIRECTED DIRECTION | |
RU180138U1 (en) | COMPACT THREE-LINE DIRECTED TAP | |
Mandal et al. | A compact planar orthomode transducer | |
RU187316U1 (en) | COMPACT FOUR DIFFERENT DIRECTED TAP | |
RU196284U1 (en) | SYNTHETIC ANTI-PHASE RING BRIDGE | |
RU183839U1 (en) | COMPACT THREE-LINE DIRECTED TAP | |
RU196375U1 (en) | COMPACT DIRECTED TAP | |
RU182106U1 (en) | COMPACT RING BRIDGE | |
RU189909U1 (en) | MINIATURE THREE-SHLIFT DIRECTED DETECTOR | |
RU182122U1 (en) | MINIATURE MICRO-STRIP DIRECTED TAP | |
KR20190056884A (en) | Transition structure between micro stripline and rectangular waveguide | |
Al Abbas et al. | Millimeter wave tunable power divider using modified Wilkinson design | |
Jibreel et al. | Miniaturized Bailey Power Divider Using SRRs | |
Soodmand et al. | Hybrid coupler for compact ultra-wideband UHF transceivers | |
RU190044U1 (en) | COMPACT DOUBLE RING BRIDGE | |
US9705175B2 (en) | Waveguide power dividers | |
RU187315U1 (en) | COMPACT SQUARE DIRECTIONAL TAP |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180726 |