RU2348091C1 - Multi-channel waveguide power divider - Google Patents
Multi-channel waveguide power divider Download PDFInfo
- Publication number
- RU2348091C1 RU2348091C1 RU2007121637/09A RU2007121637A RU2348091C1 RU 2348091 C1 RU2348091 C1 RU 2348091C1 RU 2007121637/09 A RU2007121637/09 A RU 2007121637/09A RU 2007121637 A RU2007121637 A RU 2007121637A RU 2348091 C1 RU2348091 C1 RU 2348091C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- rectangular
- divider
- segment
- line
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Waveguides (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электронной технике, в частности к многоканальным волноводным делителям мощности, и может быть использовано при создании многоканальных супергетеродинных приемников преимущественно миллиметрового диапазона длин волн и в СВЧ-измерительной технике.The invention relates to electronic equipment, in particular to multi-channel waveguide power dividers, and can be used to create multi-channel superheterodyne receivers of the predominantly millimeter wavelength range and in microwave measuring equipment.
Известен многоканальный волноводный делитель, состоящий из магистрального волновода и N ответвленных волноводных каналов, соприкасающихся широкими стенками с одной широкой стенкой магистрального волновода и связанных с последним направленными элементами связи в виде круглых или крестообразных отверстий в общей части широких стенок, при этом ответвленные волноводы пересекают магистральный волновод под углом 90° [1].Known multi-channel waveguide divider, consisting of a main waveguide and N branched waveguide channels in contact with wide walls with one wide wall of the main waveguide and connected with the last directional communication elements in the form of round or cross-shaped holes in the common part of the wide walls, while the branched waveguides intersect the main waveguide at an angle of 90 ° [1].
Известный многоканальный волноводный делитель имеет ряд недостатков: идентичность элементов связи во всех ответвленных каналах не обеспечивает равномерное по каналам деления мощности; расположение ответвленных каналов только на одной широкой стенке магистрального волновода вдвое уменьшает число ответвленных каналов против возможного при одинаковых размерах делителя; расположение ответвленных каналов перпендикулярно магистральному волноводу существенно усложняет задачу перехода к микрополосковым выходам из ответвленных каналов, что необходимо при создании многоканальных супергетеродинных приемников.The well-known multi-channel waveguide divider has several disadvantages: the identity of the communication elements in all branch channels does not provide uniform power distribution channels; the location of the branch channels only on one wide wall of the main waveguide halves the number of branch channels against the possible with the same dimensions of the divider; the location of the branch channels perpendicular to the main waveguide significantly complicates the task of switching to microstrip outputs from the branch channels, which is necessary when creating multi-channel superheterodyne receivers.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является многоканальный волноводный делитель, состоящий из N направленных ответвителей, объединенных единым магистральным волноводом, и имеющий N ответвленных каналов, расположенных на противоположных широких стенках магистрального волновода и ориентированных под отличными от 0° и 90° углами к его оси. В общей с магистральным волноводом части широкой стенки каждого ответвленного канала прорезаны не менее двух наклонных щелей. Ответвленные каналы, примыкающие к противоположным широким стенкам магистрального волновода, сдвинуты относительно друг друга вдоль его оси. Выходы ответвленных каналов - волноводные, ориентированы одинаково в ту или иную сторону от оси магистрального волновода в зависимости от знака угла наклона щелей относительно той же оси [2].The closest in technical essence to the present invention is a multi-channel waveguide divider, consisting of N directional couplers, united by a single main waveguide, and having N branch channels located on opposite wide walls of the main waveguide and oriented at angles different from 0 ° and 90 ° to it axis. At least two inclined slots are cut in the part of the wide wall of each branch channel that is common with the main waveguide. Branched channels adjacent to opposite wide walls of the main waveguide are shifted relative to each other along its axis. The outputs of the branched channels are waveguide, they are oriented identically in one direction or another from the axis of the main waveguide, depending on the sign of the slope angle relative to the same axis [2].
Известный делитель предназначен для применения в волноводной, СВЧ-измерительной и антенной технике. Однако он не пригоден для создания многоканальных супергетеродинных приемников миллиметрового диапазона, где требуются многоканальные волноводные делители мощности с микрополосковыми выходами. Это обусловлено следующими причинами:The known divider is intended for use in waveguide, microwave measurement and antenna technology. However, it is not suitable for creating multi-channel millimeter-wave superheterodyne receivers, where multi-channel waveguide power dividers with microstrip outputs are required. This is due to the following reasons:
- сопряжение магистрального волновода и ответвленных каналов посредством их широких стенок и непараллельность осей этих волноводов приводит (при замене волноводных выходов на микрополосковые) к необходимости разрезания каждого ответвленного канала в его Е-плоскости для размещения диэлектрических подложек с соответствующими микрополосковыми структурами. При этом многократно разрезается и магистральный волновод под тем же углом к его оси, под которым расположены ответвленные волноводные каналы. В этом случае делитель содержит N+1 плоско-параллельных пластин, точное соединение которых в единый узел технологически трудно осуществить, особенно в коротковолновой части миллиметрового диапазона длин волн, без дополнительных потерь СВЧ-мощности в волноводных трактах;- the conjugation of the main waveguide and branch channels through their wide walls and the non-parallelism of the axes of these waveguides leads (when replacing the waveguide outputs with microstrip) to the need to cut each branch channel in its E-plane to accommodate dielectric substrates with the corresponding microstrip structures. At the same time, the main waveguide is cut many times at the same angle to its axis, under which the branched waveguide channels are located. In this case, the divider contains N + 1 plane-parallel plates, the exact connection of which into a single unit is technologically difficult to achieve, especially in the short-wavelength part of the millimeter wavelength range, without additional loss of microwave power in the waveguide paths;
- наличие во всех ответвленных каналах одинаковых по геометрии и расположению щелей (не менее двух в каждом канале) приводит к неравномерности деления мощности по каналам: ответвленные из магистрального волновода порции мощности уменьшаются по мере удаления ответвленных каналов от входного конца магистрального волновода;- the presence in all branch channels of the same geometry and location of slots (at least two in each channel) leads to uneven distribution of power across the channels: the power portions branched from the main waveguide decrease as the branch channels move away from the input end of the main waveguide;
- размещение ответвленных каналов под углом относительно магистрального волновода увеличивает поперечные размеры, особенно при величине угла, близкой к 90°;- placement of branch channels at an angle relative to the main waveguide increases the transverse dimensions, especially when the angle is close to 90 °;
- количество выходов делителя мощности равно количеству ответвленных каналов, поэтому при необходимости увеличения количества выходов делителя требуется наращивание количества ответвленных каналов, что приводит к увеличению массы и габаритов (в продольном направлении) делителя.- the number of outputs of the power divider is equal to the number of branched channels, therefore, if it is necessary to increase the number of outputs of the divider, an increase in the number of branched channels is required, which leads to an increase in the mass and dimensions (in the longitudinal direction) of the divider.
Задачей предлагаемого изобретения является создание компактного высокотехнологичного многоканального волноводного делителя мощности с равномерным делением мощности по ответвленным каналам в заданной полосе частот, предназначенного для использования преимущественно в качестве делителя гетеродинной мощности в многоканальных супергетеродинных приемниках миллиметрового диапазона длин волн, а также в СВЧ-измерительной технике.The objective of the invention is the creation of a compact high-tech multichannel waveguide power divider with uniform division of power along branch channels in a given frequency band, intended for use mainly as a heterodyne power divider in multichannel superheterodyne receivers of the millimeter wavelength range, as well as in microwave measuring equipment.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в обеспечении в заданной полосе частот равномерного деления мощности делителем по ответвленным каналам, в существенном повышении технологичности изготовления делителя, предназначенного для работы в миллиметровом диапазоне, в удобстве и простоте компоновки делителя в составе сложных систем, в возможности удвоения числа выходов делителя (до 2N) по сравнению с числом ответвленных каналов (N) без увеличения массы и габаритов делителя, то есть в снижении массы делителя в пересчете на один выходной канал.The technical result of the invention consists in providing, in a given frequency band, a uniform division of power by a divider along branch channels, a significant increase in the manufacturability of a divider designed to operate in the millimeter range, in the convenience and simplicity of a divider arrangement in complex systems, and in the possibility of doubling the number of divider outputs (up to 2N) compared to the number of branch channels (N) without increasing the mass and dimensions of the divider, that is, in reducing the mass of the divider in terms of on one output channel.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в многоканальном волноводном делителе мощности, содержащем прямоугольный магистральный волновод и объединенные с ним два ряда ответвленных волноводных каналов, расположенные на двух противоположных стенках магистрального волновода и сдвинутые друг относительно друга вдоль оси магистрального волновода, ряды ответвленных каналов расположены на узких стенках магистрального волновода, причем в каждом ряду ответвленные волноводные каналы выполнены в виде закороченных на торцах одинаковых по длине отрезков прямоугольных волноводов, расположенных соосно и равноудаленно друг от друга, продольные оси отрезков прямоугольных волноводов параллельны продольной оси магистрального волновода, отрезки прямоугольных волноводов соприкасаются с магистральным волноводом одной из своих узких стенок, являющейся общей с частью узкой стенки магистрального волновода, и в этой узкой стенке каждого отрезка прямоугольного волновода выполнен элемент связи с магистральным волноводом в виде продольно расположенной прямоугольной щели, ширина которой равна ширине узких стенок соприкасающихся волноводов, для каждого отрезка прямоугольного волновода начало щели совмещено с его первым торцом, обращенным в сторону первого конца магистрального волновода, являющегося входом волноводного делителя мощности, два ряда отрезков прямоугольных волноводов сдвинуты относительно друг друга на половину расстояния между первыми торцами соседних отрезков прямоугольных волноводов каждого ряда, при этом в Е-плоскостях отрезков прямоугольных волноводов первого и второго рядов установлены первая и вторая диэлектрические подложки соответственно, на каждой диэлектрической подложке в пределах каждого отрезка прямоугольного волновода выполнена расположенная параллельно продольной оси этого отрезка волновода щелевая линия с расширяющимся согласующим участком, расположенным со стороны первого торца отрезка прямоугольного волновода, щелевая линия выполнена с разрывом, в котором размещен центральный проводник копланарной линии, расположенной перпендикулярно продольной оси щелевой линии, причем, по крайней мере, один конец копланарной линии является одним из выходов волноводного делителя мощности, при этом отрезок щелевой линии, расположенный между копланарной линией и вторым торцом отрезка прямоугольного волновода, закорочен на расстоянии от продольной оси копланарной линии, равном четверти длины волны в щелевой линии, длины прямоугольных щелей в отрезках прямоугольных волноводов увеличиваются в направлении нагруженного на согласованную нагрузку второго конца магистрального волновода в соответствии с условием:The indicated technical result is ensured by the fact that in a multichannel waveguide power divider containing a rectangular main waveguide and two rows of branched waveguide channels combined with it located on two opposite walls of the main waveguide and shifted relative to each other along the axis of the main waveguide, the rows of branched channels are located on narrow the walls of the main waveguide, and in each row the branched waveguide channels are made in the form of shorted ends identical along the lengths of the segments of rectangular waveguides located coaxially and equidistant from each other, the longitudinal axes of the segments of rectangular waveguides are parallel to the longitudinal axis of the main waveguide, the segments of rectangular waveguides are in contact with the main waveguide of one of its narrow walls, which is common with part of the narrow wall of the main waveguide, and in This narrow wall of each segment of a rectangular waveguide has a communication element with a main waveguide in the form of a longitudinally located rectangular slit, the width of which is equal to the width of the narrow walls of the adjacent waveguides, for each segment of a rectangular waveguide, the beginning of the slit is aligned with its first end facing the first end of the main waveguide, which is the input of the waveguide power divider, two rows of segments of rectangular waveguides are shifted relative to each other by half the distance between the first ends of adjacent segments of rectangular waveguides of each row, while in the E-planes of segments of rectangular waveguides of the first and second rows the first and second dielectric substrates are installed, respectively, on each dielectric substrate within each segment of a rectangular waveguide, a slit line is arranged parallel to the longitudinal axis of this segment of the waveguide with an expanding matching portion located on the side of the first end of the segment of the rectangular waveguide, the slot line is made with a gap in which the central conductor of the coplanar line is placed, which is perpendicular to the longitudinal axis of the slot line, and at least e, one end of the coplanar line is one of the outputs of the waveguide power divider, while the segment of the slit line located between the coplanar line and the second end of the segment of the rectangular waveguide is shorted at a distance from the longitudinal axis of the coplanar line equal to a quarter of the wavelength in the slot line, the length of the rectangular the slots in the segments of rectangular waveguides increase in the direction of the second end of the main waveguide loaded with a matched load in accordance with the condition:
где N - число ответвленных волноводных каналов делителя, N≥2;where N is the number of branched waveguide channels of the divider, N≥2;
i - порядковый номер ответвленного канала, i=1, 2, … N;i - serial number of the branch channel, i = 1, 2, ... N;
Li - длина щели в отрезке прямоугольного волновода i-го ответвленного канала;L i - the length of the slit in the segment of a rectangular waveguide of the i-th branch channel;
L1, LN - заданные длины щелей в отрезках прямоугольных волноводов первого и N-го ответвленных каналов соответственно.L 1 , L N are the specified lengths of the slots in the segments of rectangular waveguides of the first and Nth branch channels, respectively.
В предлагаемом многоканальном волноводном делителе мощности копланарная линия в каждом отрезке прямоугольного волновода закорочена с одного конца и является согласованной линией передачи в направлении другого конца, который образует один из N выходов волноводного делителя мощности.In the proposed multi-channel waveguide power splitter, the coplanar line in each segment of the rectangular waveguide is shorted from one end and is a coordinated transmission line in the direction of the other end, which forms one of the N outputs of the waveguide power splitter.
В предлагаемом многоканальном волноводном делителе мощности копланарная линия в каждом отрезке прямоугольного волновода является согласованной линией передачи в направлении обоих ее концов, которые образуют два из 2N выходов волноводного делителя мощности.In the proposed multi-channel waveguide power splitter, the coplanar line in each segment of the rectangular waveguide is a coordinated transmission line in the direction of both ends, which form two of the 2N outputs of the waveguide power splitter.
Параллельное расположение отрезков прямоугольных волноводов ответвленных каналов относительно магистрального волновода, а также соединение прямоугольных отрезков волноводов и магистрального волновода узкими стенками снижает поперечные размеры делителя и позволяет выполнить делитель с проводящими микроструктурами, расположенными на двух диэлектрических подложках, параллельных узким стенкам магистрального волновода, что позволяет изготовить компактный делитель без операции рассечения магистрального волновода на N+1 частей, т.е. существенно улучшается технологичность изготовления делителя по сравнению с прототипом.The parallel arrangement of the segments of the rectangular waveguides of the branched channels relative to the main waveguide, as well as the connection of the rectangular segments of the waveguides and the main waveguide with narrow walls, reduces the transverse dimensions of the divider and allows the divider to be made with conductive microstructures located on two dielectric substrates parallel to the narrow walls of the main waveguide, which makes it possible to produce a compact the divider without the operation of cutting the main waveguide into N + 1 parts, i.e. the manufacturability of the divider is significantly improved compared to the prototype.
Использование в качестве элемента связи волноводов по одной прямоугольной щели в каждом ответвленном канале, выполненном в виде закороченного на торцах отрезка прямоугольного волновода (длины всех отрезков волноводов одинаковы, ширина щели равна ширине узких стенок соприкасающихся волноводов), и изменение длины прямоугольной щели в каждом последующем канале в соответствии с приведенным заданным соотношением обеспечивает равномерное деление потока мощности из магистрального волновода в ответвленные каналы.Using as a coupling element of the waveguides one rectangular slot in each branch channel made in the form of a shortened segment of a rectangular waveguide (the lengths of all segments of the waveguides are the same, the width of the gap is equal to the width of the narrow walls of the adjacent waveguides), and the change in the length of the rectangular gap in each subsequent channel in accordance with the given predetermined ratio provides uniform division of the power flux from the main waveguide into branch channels.
В делитель мощности введены две диэлектрические подложки. На подложках в пределах каждого отрезка волновода ответвленного канала выполнены щелевая и копланарная линии передачи. Это позволяет осуществить стыковку многоканального волноводного делителя мощности с внешними устройствами в микрополосковом исполнении, например смесителями или микрополосковой измерительной аппаратурой. Кроме того, это позволяет получить количество выходов делителя, равное числу ответвленных каналов (когда копланарная линия закорочена с одного конца и является согласованной линией в направлении другого конца, который образует один из N выходов делителя) или количество выходов делителя, вдвое превышающее число ответвленных волноводных каналов (когда копланарная линия является согласованной линией в направлении обоих ее концов, которые образуют два из 2N выходов делителя). При этом удвоение числа выходов делителя происходит без увеличения массы и габаритов делителя, то есть общая масса и габариты делителя снижаются в пересчете на один его выход.Two dielectric substrates are introduced into the power divider. On the substrates within each segment of the waveguide of the branch channel, slotted and coplanar transmission lines are made. This allows you to dock a multi-channel waveguide power divider with external devices in microstrip design, such as mixers or microstrip measuring equipment. In addition, this allows one to obtain the number of divider outputs equal to the number of branch channels (when the coplanar line is shorted at one end and is a coordinated line in the direction of the other end, which forms one of the N outputs of the divider) or the number of divider outputs twice the number of branched waveguide channels (when the coplanar line is a consistent line in the direction of both its ends, which form two of the 2N outputs of the divider). In this case, the doubling of the number of outputs of the divider occurs without increasing the mass and dimensions of the divider, that is, the total mass and dimensions of the divider are reduced in terms of one output.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 схематически изображен общий вид восьмиканального волноводного делителя мощности согласно изобретению.Figure 1 schematically shows a General view of an eight-channel waveguide power divider according to the invention.
На фиг.2 схематически показаны детали восьмиканального волноводного делителя мощности в порядке их расположения в готовом делителе.Figure 2 schematically shows the details of an eight-channel waveguide power divider in the order of their location in the finished divider.
На фиг.3 показан фрагмент восьмиканального волноводного делителя мощности в сечении, проходящем через продольные оси всех волноводов делителя параллельно широким стенкам этих волноводов.Figure 3 shows a fragment of an eight-channel waveguide power divider in a section passing through the longitudinal axis of all the waveguide divider parallel to the wide walls of these waveguides.
На фиг.4 показан фрагмент диэлектрической подложки в пределах одного отрезка прямоугольного волновода ответвленного канала делителя с щелевой линией и копланарной линией с одним выходом.Figure 4 shows a fragment of the dielectric substrate within one segment of a rectangular waveguide of the branch channel of the divider with a slit line and a coplanar line with one output.
На фиг.5 показан фрагмент диэлектрической подложки в пределах одного отрезка прямоугольного волновода ответвленного канала делителя с щелевой линией и копланарной линией с двумя выходами.Figure 5 shows a fragment of the dielectric substrate within one segment of a rectangular waveguide of the branch channel of the divider with a slit line and a coplanar line with two outputs.
На фиг.6 показаны зависимости коэффициента передачи мощности Si1 из магистрального волновода в отрезок прямоугольного волновода i-го ответвленного канала делителя мощности от частоты F.Figure 6 shows the dependence of the power transfer coefficient S i1 from the main waveguide to the segment of the rectangular waveguide of the i-th branch channel of the power divider from the frequency F.
Восьмиканальный волноводный делитель мощности трехмиллиметрового диапазона длин волн, общий вид которого показан на фиг.1, содержит магистральный волновод 1 с установленными на его противоположных узких стенках первым и вторым рядами отрезков прямоугольных волноводов 2 одинаковой длины, образующих ответвленные волноводные каналы делителя мощности. В общей части узких стенок волноводов 1 и 2 выполнены элементы связи этих волноводов в виде продольных прямоугольных щелей 3 (по одной щели в каждом отрезке волновода 2). Первый конец 4 магистрального волновода является входом волноводного делителя, а второй его конец 5 нагружен на согласованную поглощающую нагрузку 6. В Е-плоскости волноводов 2 каждого ряда размещено по одной диэлектрической подложке 7 с нанесенными на ее поверхность в пределах каждого отрезка волновода 2 проводящими микроструктурами 8, выходы которых образуют выходы волноводного делителя.The eight-channel waveguide power divider of the three-millimeter wavelength range, the general view of which is shown in Fig. 1, contains a
На фиг.2 схематически показана деталировка восьмиканального волноводного делителя мощности, изображенного на фиг.1. Делитель мощности образуется соединением четырех металлических пластин 9, 10, 11, 12, в которых выполнены прямоугольные каналы 13, 14, 15, 16, 17, 18. При соединении пластин 9 и 10 каналы 13 и 14 образуют нечетные (под номерами i=1, 3, 5, 7) отрезки прямоугольных волноводов 2 (первый ряд прямоугольных волноводов 2). При соединении пластин 11 и 12 каналы 17 и 18 образуют четные (под номерами i=2, 4, 6, 8) отрезки прямоугольных волноводов 2 (второй ряд прямоугольных волноводов 2). При соединении пластин 10 и 11 каналы 15 и 16 образуют магистральный волновод 1. При этом между пластинами 9 и 10, а также между пластинами 11 и 12 установлены диэлектрические подложки 7 с проводящими микроструктурами 8, расположенными в пределах каждого отрезка волновода 2.Figure 2 schematically shows a detail of the eight-channel waveguide power divider shown in figure 1. The power divider is formed by connecting four
Увеличенный фрагмент (в сечении, проходящем через продольные оси волноводов 1 и 2 параллельно их широким стенкам) этого волноводного делителя мощности в собранном виде показан на фиг.3. Из чертежа видно, что отрезки прямоугольных волноводов 2, расположенные на одной узкой стенке магистрального волновода 1, сдвинуты относительно отрезков прямоугольных волноводов 2, расположенных на противоположной узкой стенке на величину d, равную половине расстояния l между первыми торцами 19 соседних волноводов 2.An enlarged fragment (in the section passing through the longitudinal axes of
На фиг.4 и 5 показаны фрагменты диэлектрической подложки в пределах одного отрезка волновода 2 (границы волновода 2 показаны пунктиром) с нанесенной на нее проводящей микроструктурой 8, которая содержит щелевую линию 20 и копланарную линию 21. Щелевая линия 20 расположена параллельно продольной оси волновода 2 и имеет расширяющийся согласующий участок 22 со стороны первого торца 19 волновода 2, предназначенный для согласования щелевой линии 20 с волноводом 2 на волне Н10. Центральный проводник 23 копланарной линии 21 размещен в разрыве щелевой линии 20 перпендикулярно ее оси. Отрезок щелевой линии, расположенный между копланарной линией 21 и вторым торцом 24 отрезка прямоугольного волновода 2, закорочен на расстоянии от продольной оси копланарной линии, равном четверти длины волны в щелевой линии, для согласования щелевой и копланарной линий. При этом копланарная линия 21 закорочена с одного конца 25 и является согласованной линией в направлении другого ее конца 26, который образует один из N выходов волноводного делителя мощности (как показано на фиг.4), либо копланарная линия 21 является согласованной линией в направлении обоих ее концов 25, 26, которые образуют два из 2N выходов волноводного делителя мощности (как показано на фиг.5).Figures 4 and 5 show fragments of the dielectric substrate within one segment of the waveguide 2 (the boundaries of the
Для обеспечения равномерного деления потока мощности из магистрального волновода 1 в отрезки волноводов 2 ответвленных каналов длина прямоугольной щели в волноводах 2 должна увеличиваться в каждом последующем волноводе 2 в направлении от первого конца 4 магистрального волновода 1 (входа делителя) ко второму его концу 5 в соответствии с полученным эмпирическим путем соотношением:To ensure uniform division of the power flow from the
где N - число ответвленных волноводных каналов делителя, N≥2;where N is the number of branched waveguide channels of the divider, N≥2;
i - порядковый номер ответвленного канала, i=1, 2, … N;i - serial number of the branch channel, i = 1, 2, ... N;
Li - длина щели в отрезке прямоугольного волновода i-го ответвленного канала;L i - the length of the slit in the segment of a rectangular waveguide of the i-th branch channel;
L1, LN - заданные длины щелей в отрезках прямоугольных волноводов первого и N-го ответвленных каналов соответственно.L 1 , L N are the specified lengths of the slots in the segments of rectangular waveguides of the first and Nth branch channels, respectively.
Величины L1, LN определяются расчетным путем, исходя из следующих условий:The values of L 1 , L N are determined by calculation, based on the following conditions:
- щель в волноводе первого ответвленного канала пропускает долю (N+1)-1 от мощности, поступающей в делитель, то есть коэффициент передачи 
- щель в волноводе последнего ответвленного канала пропускает 0,5 мощности, подводимой к этому каналу, то есть коэффициент передачи 
Эти условия вытекают из требования равномерного деления мощности. Равномерное деление мощности по N+1 каналам (N ответвленных каналов 2 и второй конец 5 магистрального волновода 1) означает, что в каждый из этих N+1 каналов поступает доля (N+1)-1 мощности, подводимой к первому концу 4 магистрального волновода 1. Доля мощности, приходящей по магистральному волноводу к i-й щели, составляет (N+2-i)/(N+1). Поэтому коэффициент передачи i-й щели равен (N+2-i)-1, а для первого и последнего ответвленных каналов равен (N+1)-1 и 0,5 соответственно.These conditions follow from the requirement of uniform power division. Uniform power division along N + 1 channels (
Расчеты производились с использованием универсальной трехмерной вычислительной программы «СТЫК» [3, 4]. Объектом расчета была одноканальная модель, включающая отрезок магистрального волновода, связанный с отрезком прямоугольного волновода (ответвленным каналом) через щель в общей узкой стенке этих волноводов. Каждый из волноводов на втором конце нагружен на согласованную нагрузку. Диэлетрическая подложка в модели отсутствует. Правомерность использования такой упрощенной модели объясняется следующими обстоятельствами: в заявленном многоканальном делителе используются тонкие диэлектрические подложки (толщиной 100 мкм) с низким значением диэлектрической постоянной, то есть наличие таких подложек в модели или их отсутствие не влияет на результаты расчетов; использование в делителе хорошо согласованных друг с другом (за счет конструктивных элементов) отрезка волновода 2, щелевой линии 20 и копланарной линии 21 обеспечивает в каждом ответвленном канале делителя режим бегущей волны, что эквивалентно включению нагрузки на выходе волновода в использованной при расчете модели. Расчеты показали, что в одноканальной модели коэффициент отражения от щели длиной от 0,5 до 4,5 мм в трехмиллиметровом диапазоне длин волн не превышает -13 дБ, что позволяет использовать в многоканальном делителе щели, длины которых рассчитаны по одноканальной модели.The calculations were performed using the universal three-dimensional computer program “JOINT” [3, 4]. The object of calculation was a single-channel model, including a segment of the main waveguide, connected with a segment of a rectangular waveguide (branch channel) through a slot in the common narrow wall of these waveguides. Each of the waveguides at the second end is loaded to a matched load. There is no dielectric substrate in the model. The legitimacy of using such a simplified model is explained by the following circumstances: the claimed multichannel divider uses thin dielectric substrates (100 μm thick) with a low dielectric constant, that is, the presence of such substrates in the model or their absence does not affect the calculation results; the use of a segment of the
Вычислительная программа «СТЫК» позволяет вычислять коэффициент передачи щели в использованной модели в зависимости от длины щели при заданных значениях частоты F, числа N и размеров волноводов. Определив из условия равномерного деления мощности требуемые коэффициенты передачи i-й щели 
На фиг.6 показаны частотные зависимости коэффициентов передачи мощности 
Предлагаемый делитель мощности работает следующим образом.The proposed power divider operates as follows.
СВЧ-мощность, поступившая на вход делителя мощности, то есть на первый конец 4 магистрального волновода 1, распространяется в виде волны Н10 вдоль магистрального волновода 1 ко второму его концу 5, нагруженному на поглощающую нагрузку 6. По мере прохождения по этому волноводу часть мощности бегущей волны последовательно ответвляется через элементы связи в виде щелей 3 в отрезки прямоугольных волноводов 2N ответвленных каналов, где N=8. Ответвленная в каждый отрезок волновода 2 часть мощности возбуждает в нем волну Н10, которая распространяется по волноводу 2 в сторону второго его торца 24 и преобразуется с помощью согласующего участка 22 щелевой линии 20, являющегося согласованным переходом от волновода 2 к этой щелевой линии, в основной тип волны щелевой линии. Эта волна возбуждает копланарную линию 21, согласованную со щелевой линией 20, и далее распространяется в виде бегущей волны по копланарной линии 21 к одному ее концу 26, если в этом направлении копланарная линия является согласованной линией передачи, а другой ее конец закорочен, либо распространяется по копланарной линии 21 к двум ее концам 25 и 26, если в этих направлениях копланарная линия является согласованной линией передачи. В первом случае конец 26 копланарной линии 21 является одним из N выходов делителя мощности. Во втором случае концы 25 и 26 копланарной линии 21 являются двумя выходами из 2N выходов делителя мощности.The microwave power supplied to the input of the power divider, that is, to the first end 4 of the
Исходные данные для расчета и проектирования восьмиканального делителя мощности были взяты из технического задания на разработку восьмиканального супергетеродинного радиометрического приемника, предназначенного для радиотеплолокации:The initial data for the calculation and design of the eight-channel power divider were taken from the technical specifications for the development of an eight-channel superheterodyne radiometric receiver designed for radiolocation:
- рабочая полоса частот по входному сигналу 90÷98 ГГц;- the working frequency band for the input signal 90 ÷ 98 GHz;
- делитель должен ответвлять в балансные смесители каждого из восьми каналов приемника не менее 0,6 мВт;- the divider must branch at least 0.6 mW into the balanced mixers of each of the eight receiver channels;
- делитель должен быть нерезонансного типа, работать в режиме бегущей волны и в пределах 1,5 дБ должен сохранять электрические параметры при изменении частоты гетеродина в пределах 93÷95 ГГц.- the divider must be of a non-resonant type, operate in a traveling wave mode and within 1.5 dB should maintain electrical parameters when the local oscillator frequency changes within 93 ÷ 95 GHz.
Полученные опытные образцы восьмиканального радиометрического приемника в 3-мм диапазоне длин волн подтвердили ожидаемые результаты: во всех восьми каналах получен такой же высокий уровень чувствительности, который до этого получали в одноканальных радиометрических приемниках.The obtained prototypes of an eight-channel radiometric receiver in the 3 mm wavelength range confirmed the expected results: the same high sensitivity level was obtained in all eight channels, which had previously been obtained in single-channel radiometric receivers.
Источники информации:Information sources:
1. «Антенны и устройства СВЧ, ред. Д.И.Воскресенский. Москва, изд. «Сов. Радио», 1972, стр.52, 81.1. “Antennas and microwave devices, ed. D.I. Voskresensky. Moscow, ed. “Owls. Radio ”, 1972, p. 52, 81.
2. Патент РФ №2158049, МКИ7 Н01Р 5/18, опубл. 20.10.2000 г., Многоканальный волноводный делитель.2. RF patent No. 2158049, MKI 7 H01P 5/18, publ. 10/20/2000, Multichannel waveguide divider.
3. Оганян Э.В., Чепурных И.П. Расчет электродинамических характеристик стыков волноводов произвольного поперечного сечения. - Электронная техника, Сер.1, Электроника СВЧ, 1985, вып.1, с.36-42.3. Ohanyan E.V., Chepurnyh I.P. Calculation of the electrodynamic characteristics of the joints of waveguides of arbitrary cross section. - Electronic Engineering, Ser. 1, Microwave Electronics, 1985,
4. Silin R.A., Chepurnykh I.P. Design of the slow-wave structures for the type of the coupled cavity chain by projection metod. Proc. URSI Int. Symp. on EM Theory, St. Petersburg, Russia, 1995, pp.367-369.4. Silin R.A., Chepurnykh I.P. Design of the slow-wave structures for the type of the coupled cavity chain by projection metod. Proc. URSI Int. Symp on EM Theory, St. Petersburg, Russia, 1995, pp. 367-369.
Claims (3)
Li=L1+(LN-L1)[(i-1)/(N-1)]3,
где N - число ответвленных волноводных каналов делителя, N≥2;
i - порядковый номер ответвленного канала, i=1, 2, … N;
Li - длина щели в отрезке прямоугольного волновода i-го ответвленного канала;
L1, LN - заданные длины щелей в отрезках прямоугольных волноводов первого и N-го ответвленных каналов соответственно.1. A multi-channel waveguide power divider, comprising a rectangular main waveguide and two rows of branched waveguide channels combined with it, located on two opposite walls of the main waveguide and shifted relative to each other along the axis of the main waveguide, characterized in that the rows of branch channels are located on the narrow walls of the main waveguide, and in each row, the branched waveguide channels are made in the form of straight sections shorted at the ends of equal lengths of longitudinal waveguides located coaxially and equidistant from each other, the longitudinal axes of the segments of rectangular waveguides are parallel to the longitudinal axis of the main waveguide, the segments of rectangular waveguides are in contact with the main waveguide of one of its narrow walls, which is common with part of the narrow wall of the main waveguide and in this narrow wall of each segment A rectangular waveguide has a communication element with a main waveguide in the form of a longitudinally located rectangular slit, the width of which is equal to walls of adjacent waveguides, for each segment of a rectangular waveguide, the beginning of the slit is aligned with its first end facing the first end of the main waveguide, which is the input of the waveguide power divider, two rows of segments of rectangular waveguides are shifted relative to each other by half the distance between the first ends of adjacent segments of rectangular waveguides of each row, while the first and second dielectric are installed in the E-planes of the segments of rectangular waveguides of the first and second rows Accordingly, on each dielectric substrate within each segment of a rectangular waveguide, a slit line is arranged parallel to the longitudinal axis of this segment of a waveguide with an expanding matching section located on the side of the first end of the segment of a rectangular waveguide, the slot line is made with a gap in which the central conductor of the coplanar a line perpendicular to the longitudinal axis of the slit line, with at least one end of the coplanar line being is one of the outputs of the waveguide power divider, while the segment of the slit line located between the coplanar line and the second end of the segment of the rectangular waveguide is shorted at a distance from the longitudinal axis of the coplanar line equal to a quarter of the wavelength in the slot line, the lengths of rectangular slots in the segments of rectangular waveguides increase in the direction of the loaded second end of the main waveguide in accordance with the condition
L i = L 1 + (L N -L 1 ) [(i-1) / (N-1)] 3 ,
where N is the number of branched waveguide channels of the divider, N≥2;
i - serial number of the branch channel, i = 1, 2, ... N;
L i - the length of the slit in the segment of a rectangular waveguide of the i-th branch channel;
L 1 , L N are the specified lengths of the slots in the segments of rectangular waveguides of the first and Nth branch channels, respectively.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007121637/09A RU2348091C1 (en) | 2007-06-08 | 2007-06-08 | Multi-channel waveguide power divider |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007121637/09A RU2348091C1 (en) | 2007-06-08 | 2007-06-08 | Multi-channel waveguide power divider |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007121637A RU2007121637A (en) | 2008-12-20 |
| RU2348091C1 true RU2348091C1 (en) | 2009-02-27 |
Family
ID=40529980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007121637/09A RU2348091C1 (en) | 2007-06-08 | 2007-06-08 | Multi-channel waveguide power divider |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2348091C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2449435C1 (en) * | 2011-02-07 | 2012-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого | Flat array of diffraction radiation antennas and power divider used in it |
| RU2553095C1 (en) * | 2013-12-18 | 2015-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Power divider |
| RU2692111C1 (en) * | 2018-06-07 | 2019-06-21 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Power divider |
-
2007
- 2007-06-08 RU RU2007121637/09A patent/RU2348091C1/en active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2449435C1 (en) * | 2011-02-07 | 2012-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого | Flat array of diffraction radiation antennas and power divider used in it |
| RU2553095C1 (en) * | 2013-12-18 | 2015-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Power divider |
| RU2692111C1 (en) * | 2018-06-07 | 2019-06-21 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Power divider |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007121637A (en) | 2008-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Germain et al. | Development of substrate integrated waveguide power dividers | |
| JP3498597B2 (en) | Dielectric line conversion structure, dielectric line device, directional coupler, high frequency circuit module, and transmission / reception device | |
| Boudreau et al. | Broadband phase shifter using air holes in substrate integrated waveguide | |
| EP3888185B1 (en) | Dual end-fed broadside leaky-wave antenna | |
| RU2348091C1 (en) | Multi-channel waveguide power divider | |
| Reese et al. | A compact two-dimensional power divider for a dielectric rod antenna array based on multimode interference | |
| Patrovsky et al. | Coupling mechanism in hybrid SIW–CPW forward couplers for millimeter-wave substrate integrated circuits | |
| US2532317A (en) | Ultra high frequency coupler | |
| Kordiboroujeni et al. | Efficient design of substrate integrated waveguide power dividers for antenna feed systems | |
| Contreras et al. | Graphical design method for unequal power dividers based on phase-balanced SIW tee-junctions | |
| Taub et al. | Submillimeter components using oversize quasi-optical waveguide | |
| Levy | Derivation of equivalent circuits of microwave structures using numerical techniques | |
| Jaschke et al. | Modeling and design of stepped transitions for substrate-integrated waveguides | |
| Reese et al. | Fully dielectric rod antenna arrays with high permittivity materials | |
| Yang et al. | Half-height-pin gap waveguide technology and its applications in high gain planar array antennas at millimeter wave frequency | |
| Bochra et al. | Analysis of S band substrate integrated waveguide power divider, circulator and coupler | |
| Jiang et al. | Mode-matching analysis of waveguide T-junction loaded with an H-plane dielectric slab | |
| Zhang et al. | A four-way divider for partially-corporate feed in an alternating-phase fed single-layer slotted waveguide array | |
| Attari et al. | A simplified implementation of substrate integrated non-radiative dielectric waveguide at millimeter-wave frequencies | |
| Peters et al. | Design of traveling-wave equidistant slot antennas for millimeter-wave applications | |
| Ahlawat et al. | Wideband phase shifter with stub loaded transmission line | |
| CN101465455A (en) | Basal lamina integrated waveguide compensation type wideband phase shifter | |
| Beyer et al. | Compact top-wall hybrid/coupler design for extreme broad bandwidth applications | |
| Omar et al. | Energy tunneling in wire-loaded in substrate integrated waveguide | |
| Monje et al. | A novel design of broadband waveguide directional couplers and 3-dB hybrids |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20160225 |