RU196375U1

RU196375U1 - COMPACT DIRECTED TAP

Info

Publication number: RU196375U1
Application number: RU2019121709U
Authority: RU
Inventors: Денис Александрович Летавин
Priority date: 2019-07-11
Filing date: 2019-07-11
Publication date: 2020-02-26

Abstract

Полезная модель относится к области радиотехники, а именно к технике сверхвысоких частот.Направленный ответвитель, содержащий диэлектрическую подложку, имеющую противоположные проводящие поверхности, четыре входа, четыре входных линии и четыре фильтра нижних частот, подключенные друг к другу через тройники, отличающийся тем, что между третьим входом устройства и входной линией А3 дополнительно введен фильтр нижних частот В5, первый вход которого подключен к входу устройства, а второй подключен с входом входной линии А3.Техническим результатом, достигаемым при реализации полезной модели, является уменьшение разности фаз между коэффициентами передач отвевтителя. 3 ил.The invention relates to the field of radio engineering, namely to microwave technology. A directional coupler containing a dielectric substrate having opposite conductive surfaces, four inputs, four input lines and four low-pass filters connected to each other via tees, characterized in that between the third input of the device and the input line A3 additionally introduced a low-pass filter B5, the first input of which is connected to the input of the device, and the second is connected to the input of the input line A3. tatom that achieved in the implementation of the utility model is to reduce the phase difference between the coefficients otvevtitelya gear. 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. P.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 VM, Malyshev VA, Perevoshchikov IV - 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 компактный направленный ответвитель, который содержит диэлектрическую подложку, одна поверхность которой металлизирована, а на другой четыре входные линии передачи и четыре попарно одинаковых фильтра нижних частот, подключенных друг к другу через тройники (RU 177305). Устройство обеспечивает прохождение сигнала с входа на два его выхода, при этом оставшийся является развязанным. Фазовый сдвиг напряжений на выходах такого ответвителя составляет 90°. Недостаток данной конструкции заключается в том, что он обеспечивает разность фаз между коэффициентами передач равную только 90 градусов.Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the proposed one is a compact directional coupler, which contains a dielectric substrate, one surface of which is metallized, and the other four input transmission lines and four pairwise identical low-pass filters connected to each other via tees (RU 177305 ) The device ensures the passage of the signal from the input to its two outputs, while the remaining one is decoupled. The phase shift of the voltages at the outputs of such a coupler is 90 °. The disadvantage of this design is that it provides a phase difference between the gear ratios equal to only 90 degrees.

Полезная модель направлена на добавление дополнительного фильтра нижних частот на вход ответвителя, что позволяет получать отличную от 90 градусов разность фаз между коэффициентами передачи.The utility model is aimed at adding an additional low-pass filter to the input of the coupler, which allows to obtain a phase difference between the transmission coefficients that is different from 90 degrees.

Техническим результатом, достигаемым при реализации полезной модели, является уменьшение разности фаз между коэффициентами передач отвевтителя.The technical result achieved by the implementation of the utility model is to reduce the phase difference between the gear ratios of the otter.

Технический результат достигается за счет того, что направленный ответвитель, содержащий диэлектрическую подложку, имеющую противоположные проводящие поверхности, четыре входа, четыре входных линии и четыре фильтра нижних частот подключенные друг к другу через тройники, отличающийся тем, что между третьим входом устройства и входной линией А3 дополнительно введен фильтр нижних частот В5, первый вход которого подключен к входу устройства, а второй подключен с входом входной линии А3.The technical result is achieved due to the fact that a directional coupler containing a dielectric substrate having opposite conductive surfaces, four inputs, four input lines and four low-pass filters connected to each other through tees, characterized in that between the third input of the device and the input line A3 additionally introduced a low-pass filter B5, the first input of which is connected to the input of the device, and the second is connected to the input of the input line A3.

Фильтр нижних частот, обладает меньшей длиной по сравнению с отрезком линии передачи и может иметь произвольный фазовый набег на своем выходе. Таким образом, применение фильтра нижних частот на одном из входов ответвителя позволяет получать иную от 90 градусов разность фаз между коэффициентами передач устройства.The low-pass filter has a shorter length compared to the length of the transmission line and can have an arbitrary phase shift at its output. Thus, the use of a low-pass filter at one of the inputs of the coupler allows you to get a phase difference between the gear ratios of the device that is different from 90 degrees.

Сущность полезной модели поясняется фигурами, на которых изображено:The essence of the utility model is illustrated by figures, which depict:

- на фиг. 1 - предпочтительный вариант топологии предлагаемого микрополоскового направленного ответвителя с измененной разностью фаз между коэффициентами передач, реализованного на диэлектрической подложке с относительной диэлектрической проницаемостью равной 4.4 и толщиной 1 мм; вид сверху, где 1, 2, 3, 4 - входы ответвителя; А1, А2, А3, А4 – входные линии; В1, В2, В3, В4, В5 – фильтры нижних частот.- in FIG. 1 is a preferred variant of the topology of the proposed microstrip directional coupler with a modified phase difference between the gear ratios, 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; A1, A2, A3, A4 - input lines; B1, B2, B3, B4, B5 - low-pass filters.

- 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 разности фаз между коэффициентами передач ответвителя.- in FIG. 3 is a graph of the phase difference between the gear ratios of the coupler.

Микрополосковый направленный ответвитель имеет четыре 50-омных входных линии передачи, состоит из пяти фильтров нижних частот в микрополосковом исполнении.The microstrip directional coupler has four 50-ohm input transmission lines and consists of five microstrip low-pass filters.

Микрополосковый направленный ответвитель работает следующим образом.Microstrip directional coupler operates as follows.

Поступающая на вход 2 мощность высокочастотного сигнала (например, с рабочей частотой 1 ГГц) через фильтр нижних частот частично поступает на вход 1, частично ответвляется на вход 3. Подобная реализация, представленная на фиг. 1, предлагаемого ответвителя обеспечивает равное деление мощности. За счет использования дополнительного фильтра нижних частот В5 с электрической длиной 43° между выходами 1 и 3 отвевтителя, удается обеспечить разность фаз 47° между коэффициентами передач ответвителя, вход 4 оказывается электрически развязанным на центральной рабочей частоте. Из-за отсутствия симметрии ответвителя, аналогичные рассуждение справедливо при подаче мощности только на вход 2 и 4 ответвителя.The power of a high-frequency signal supplied to input 2 (for example, with an operating frequency of 1 GHz) through a low-pass filter is partially fed to input 1 and partially branched to input 3. A similar implementation, shown in FIG. 1, the proposed coupler provides equal division of power. Through the use of an additional low-pass filter B5 with an electric length of 43 ° between the outputs 1 and 3 of the eliminator, it is possible to ensure a phase difference of 47 ° between the gear ratios of the coupler, input 4 is electrically isolated at the central operating frequency. Due to the lack of symmetry of the coupler, similar reasoning is valid when power is supplied only to input 2 and 4 of the coupler.

Применение фильтра нижних частот на одном из входов ответвителя, позволяет изменить разность фаз между выходными сигналами на произвольную величину, которая зависит от электрической длины применяемого фильтра.The use of a low-pass filter at one of the inputs of the coupler allows you to change the phase difference between the output signals by an arbitrary value, which depends on the electrical length of the applied filter.

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 utility model of a microstrip directional coupler with the following technical characteristics was made:

- амплитудный разбаланс между основным и связанным каналами ответвителя не превышает 0,3 дБ, в соответствии с данными на фиг. 2;- the amplitude imbalance between the main and associated channels of the coupler does not exceed 0.3 dB, in accordance with the data in FIG. 2;

- разность фаз между основным и связанным каналами составляет 47°, что показано на фиг. 3.- the phase difference between the main and associated channels is 47 °, as shown in FIG. 3.

Площадь компактного ответвителя составляет 592.9 мм², что на 70% меньше площади, занимаемой стандартной конструкцией ответвителя с разностью фаз между выходными сигналами 90 градусов.The area of the compact coupler is 592.9 mm ² , which is 70% less than the area occupied by the standard coupler design with a phase difference between the output signals of 90 degrees.

Claims

A directional coupler containing a dielectric substrate having opposite conductive surfaces, four inputs, four input lines and four low-pass filters connected to each other through tees, characterized in that an additional low-pass filter B5 is inserted between the third input of the device and input line A3, the first input of which is connected to the input of the device, and the second is connected to the input of the input line A3.