RU2136088C1

RU2136088C1 - Microwave receiver stage with separation of orthogonal-polarization frequencies of two frequency bands

Info

Publication number: RU2136088C1
Application number: RU98105930A
Authority: RU
Inventors: А.М. Сомов; А.В. Пугачев
Original assignee: Сомов Анатолий Михайлович; Пугачев Александр Владимирович
Priority date: 1998-03-17
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 1999-08-27

Abstract

FIELD: space radio and television broadcasting in microwave frequency band. SUBSTANCE: stage has first conical section of round waveguide whose side outputs are spaced 90 deg. apart over cross-sectional area circumference, one polarized selector connected to smaller-diameter end of conical section, and as many sections of rectangular waveguide as there are side outputs connected to side inputs of second conical section of round waveguide whose larger-diameter end is connected to polarizers; it also has other polarized selector and two main low-noise amplifiers so that each side output of first conical section of round waveguide is connected to one of rectangular waveguide sections which connect side inputs of second conical section of round waveguide arranged in one plane to side outputs of round waveguide conical section. EFFECT: improved noise immunity. 1 dwg

Description

Изобретение предназначено для одновременного приема двух или более диапазонов частот и может быть использовано в радиорелейных и спутниковых системах связи. The invention is intended for the simultaneous reception of two or more frequency ranges and can be used in microwave and satellite communication systems.

Известен каскад приемного устройства СВЧ с разделением ортогональных поляризаций двух диапазонов частот, состоящий из первого конического отрезка круглого волновода с боковыми выходами, расположенными равномерно через 90^o по окружности поперечного сечения, присоединенного к концу с меньшим диаметром первого конического отрезка одного поляризационного селектора, а также отрезков прямоугольного волновода по числу боковых выходов, соединенных с боковыми входами второго конического отрезка круглого волновода, подключенных к его концу с большим диаметром поляризаторов, другого поляризационного селектора [1] и двух основных малошумящих усилителей [2], подключаемых к выходам поляризационного селектора.A known cascade of a microwave receiver with separation of orthogonal polarizations of two frequency ranges, consisting of a first conical section of a circular waveguide with lateral outputs arranged evenly through 90 ^o around the circumference of the cross section attached to the end with a smaller diameter of the first conical section of one polarizing selector, as well as segments rectangular waveguide by the number of side outputs connected to the side inputs of the second conical section of the circular waveguide connected to its end with a large diameter of polarizers, another polarizing selector [1] and two main low-noise amplifiers [2] connected to the outputs of the polarizing selector.

Недостатком такого каскада приемного устройства являются значительное электрическое затухание и повышенная шумовая температура из-за подключения на входе малошумящих усилителей конических переходов, поляризаторов и поляризационных селекторов, что вызывает снижение шумовой добротности приемного устройства. The disadvantage of such a cascade of the receiving device is significant electrical attenuation and increased noise temperature due to the connection at the input of low-noise amplifiers of conical transitions, polarizers and polarization selectors, which causes a decrease in the noise figure of merit of the receiving device.

Целью предлагаемого изобретения является уменьшение электрического затухания на участке до входа малошумящего усилителя, уменьшение шумовой температуры приемного устройства и увеличение шумовой добротности. The aim of the invention is to reduce electrical attenuation in the area before the entrance of a low-noise amplifier, reduce the noise temperature of the receiving device and increase the noise figure of merit.

Для этого к боковым выходам первого конического отрезка круглого волновода подключены по одному входы двух основных и двух дополнительных малошумящих усилителей, выходы которых подключены по одному к отрезкам прямоугольных волноводов, соединяющих боковые входы второго конического отрезка круглого волновода, расположенные в одной плоскости, с боковыми выходами первого конического отрезка. To this end, the inputs of two main and two additional low-noise amplifiers are connected one at a time to the side outputs of the first conical section of the circular waveguide, the outputs of which are connected one at a time to the segments of rectangular waveguides connecting the side inputs of the second conical section of the circular waveguide located in the same plane with the side outputs of the first conical cut.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема каскада приемного устройства СВЧ с разделением ортогональных поляризаций двух диапазонов частот. Этот каскад содержит первый конический отрезок круглого волновода 1, с выходом малого диаметра 5 которого соединен один из поляризационных селекторов 2, а на его выход 3 круглого поперечного сечения подключена согласованная нагрузка 3. К боковым выходам 1, 2, 3 и 4 первого конического отрезка круглого волновода 1, равномерно расположенным через 90^o по окружности поперечного сечения, подключены своими входами по одному на каждый выход два основных 4, 5 и два дополнительных 6, 7 малошумящих усилителя. Выходы усилителей 4, 5, 6 и 7 через отрезки волноводов прямоугольного поперечного сечения 8, 9, 10 и 11 равной длины подключены к боковым входам 1, 2, 3 и 4 второго конического отрезка круглого волновода 12. Выходы первого 1 конического отрезка 1, 2, 3 и 4 и входы 1, 2, 3 и 4 второго конического отрезка 12 одинаковым образом ориентированы в пространстве. К выходу 5 второго конического отрезка 12 меньшего диаметра подключена согласованная нагрузка 13, к выходу большего диаметра подключены последовательно волноводный поляризатор 14 с дифференциальным фазовым сдвигом 180^o, поляризатор 15 с дифференциальным фазовым сдвигом 90^o, другой поляризационный селектор 16 с выходами 1 и 2. К выходу 3 круглого поперечного сечения другого поляризационного селектора 16 подключена волноводная согласованная нагрузка 15.The invention is illustrated in the drawing, which shows a circuit of a cascade of a microwave receiver with separation of orthogonal polarizations of two frequency ranges. This cascade contains the first conical section of the circular waveguide 1, with an output of small diameter 5 of which one of the polarizing selectors 2 is connected, and a coordinated load 3 is connected to its output 3 of circular cross section. The lateral outputs 1, 2, 3 and 4 of the first conical section of the round waveguide 1, evenly spaced 90 ^o around the circumference of the cross section, connected by its inputs, one for each output, two main 4, 5 and two additional 6, 7 low-noise amplifiers. The outputs of the amplifiers 4, 5, 6, and 7 through segments of waveguides of rectangular cross section 8, 9, 10, and 11 of equal length are connected to the side inputs 1, 2, 3, and 4 of the second conical section of the circular waveguide 12. The outputs of the first 1 conical section 1, 2 , 3 and 4 and the inputs 1, 2, 3 and 4 of the second conical section 12 are equally oriented in space. A matched load 13 is connected to the output 5 of the second conical section 12 of smaller diameter, a waveguide polarizer 14 with a differential phase shift of 180 ^° , a polarizer 15 with a differential phase shift of 90 ^° , another polarization selector 16 with outputs 1 and 2 are connected in series to the larger diameter output. the output 3 of a circular cross section of another polarizing selector 16 is connected waveguide matched load 15.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. От антенны (на схеме не показана) со стороны большего диаметра первого конического отрезка круглого волновода 1 поступают сигналы взаимно ортогональных поляризаций низкочастотного f_н и высокочастотного f_в диапазонов. Высокочастотный сигнал поступает напрямую к выходу 5 малого диаметра отрезка первого конического волновода 1 и далее на один поляризационный селектор 2, на выходах 1 и 2 которого выделяются ортогональные линейные составляющие поляризации. Для выделения круговых ортогональных поляризаций перед поляризационным селектором 2 может быть установлен волноводный поляризатор с дифференциальным фазовым сдвигом 90^o. Паразитные составляющие поглощаются согласованной нагрузкой 3. Сигналы низкочастотного диапазона отражаются от запредельного выхода 5 первого конического волновода 1 и в виде ортогональных составляющих поляризации выделяются на выходах 1, 2, 3 и 4, поступая на вход основных 4, 5 и дополнительных 6, 7 малошумящих усилителей, имеющих идентичные амплитудно-фазовые частотные характеристики. Выходы 1 и 3 конического волновода 1 лежат в плоскости, ортогональной плоскости размещения выходов 2 и 4. Выходы малошумящих усилителей 4, 5, 6 и 7 через отрезки прямоугольных волноводов 8, 9, 10 и 11 равной длины подключены к входам 1 и 2, также расположенным в плоскости, ортогональной плоскости размещения входов 3 и 4 второго конического отрезка круглого волновода 12. В коническом отрезке второго круглого волновода 12 полностью восстанавливается картина поля со всеми составляющими поляризации низкочастотного диапазона, имевшая место в коническом отрезке первого круглого волновода 1, однако увеличенной амплитуды. К выходу 5 второго конического отрезка круглого волновода 12 подключена согласованная нагрузка 13 для поглощения паразитных составляющих высокочастотного диапазона. С выхода большего диаметра второго конического отрезка круглого волновода 12 сигналы низкочастотного диапазона поступают на волноводный поляризатор 14 с дифференциальным фазовым сдвигом 180^o, который разделяет ортогональные линейные составляющие на волноводный поляризатор 15, разделяющий ортогональные круговые составляющие поляризации с преобразованием их в линейные составляющие, которые и выделяются на выходах 1 и 2 другого поляризационного селектора 16.The proposed device operates as follows. Signals of mutually orthogonal polarizations of the low-frequency f _n and high-frequency f _{in the} ranges are received from the antenna (not shown in the diagram) from the larger diameter of the first conical section of the circular waveguide 1. The high-frequency signal goes directly to the output 5 of the small diameter of the segment of the first conical waveguide 1 and then to one polarization selector 2, at the outputs 1 and 2 of which the orthogonal linear polarization components are distinguished. To highlight circular orthogonal polarizations in front of the polarization selector 2 can be installed waveguide polarizer with a differential phase shift of 90 ^o . Spurious components are absorbed by the matched load 3. Signals of the low-frequency range are reflected from the transcendental output 5 of the first conical waveguide 1 and are allocated at the outputs 1, 2, 3 and 4 in the form of orthogonal polarization components, arriving at the input of the main 4, 5 and additional 6, 7 low-noise amplifiers having identical amplitude-phase frequency characteristics. Outputs 1 and 3 of conical waveguide 1 lie in a plane orthogonal to the plane of placement of outputs 2 and 4. The outputs of low-noise amplifiers 4, 5, 6, and 7 are connected to inputs 1 and 2 through segments of rectangular waveguides 8, 9, 10, and 11 of equal length located in the plane orthogonal to the placement plane of the inputs 3 and 4 of the second conical section of the circular waveguide 12. In the conical section of the second circular waveguide 12, the picture of the field with all the components of the low-frequency range polarization taking place in the conical ezke first circular waveguide 1, but an increased amplitude. The output 5 of the second conical section of the circular waveguide 12 is connected to a matched load 13 to absorb spurious components of the high frequency range. From the output of the larger diameter of the second conical segment of the circular waveguide 12, the low-frequency signals arrive at the waveguide polarizer 14 with a differential phase shift of 180 ^° , which divides the orthogonal linear components into the waveguide polarizer 15, which separates the orthogonal circular polarization components and converts them into linear components, which are distinguished at the outputs 1 and 2 of another polarizing selector 16.

Поскольку второй конический волновод 12, волноводные поляризаторы 14 и 15, другой поляризационный селектор 16 включены после малошумящих усилителей, шумовая температура и затухание на входе усилителей уменьшаются, а следовательно, увеличивается шумовая добротность. Since the second conical waveguide 12, the waveguide polarizers 14 and 15, the other polarization selector 16 are turned on after the low-noise amplifiers, the noise temperature and attenuation at the input of the amplifiers are reduced, and therefore, the noise figure of merit is increased.

Литература
1. Антоненко В.И., Берлявский И.З. и др. "Устройства разделения сигналов с ортогональными поляризациями в двух диапазонах частот", Труды НИИР, N 3, 1991 г., с. 11.Literature
1. Antonenko V.I., Berlyavsky I.Z. et al. "Devices for separating signals with orthogonal polarizations in two frequency ranges", Proceedings of NIIR, N 3, 1991, p. eleven.

2. Аксинази, Быков В. Л. , Дьячкова М.Н. и др. под ред. Кантора Л.Я. "Справочник по спутниковой связи и вещанию". - М.; Радио и связь, 1983 г., с. 181-182, 195-196. 2. Aksinazi, Bykov V. L., Dyachkova M.N. et al. Ed. Cantora L.Ya. "Directory of satellite communications and broadcasting." - M .; Radio and Communications, 1983, p. 181-182, 195-196.

Claims

A cascade of a microwave receiver with separation of orthogonal polarizations of two frequency ranges, consisting of a first conical section of a circular waveguide with lateral outputs arranged evenly through 90 ^o around the circumference of the cross section attached to the end with a smaller diameter of the first conical section of one polarizing selector, as well as segments of a rectangular the waveguide by the number of side outputs connected to the side inputs of the second conical section of the circular waveguide connected to its end with a large the diameter of the polarizers of another polarization selector and two main low-noise amplifiers, characterized in that the inputs of two main and two additional low-noise amplifiers are connected to the side outputs of the first conical section of the circular waveguide, the outputs of which are connected one to the segments of rectangular waveguides connecting the side inputs of the second conical a segment of a circular waveguide located in one plane, with lateral outputs of the first conical segment of a circular waveguide.