RU2693877C1 - Power divider 3x3 for onboard equipment of spacecrafts - Google Patents
Power divider 3x3 for onboard equipment of spacecrafts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2693877C1 RU2693877C1 RU2018141772A RU2018141772A RU2693877C1 RU 2693877 C1 RU2693877 C1 RU 2693877C1 RU 2018141772 A RU2018141772 A RU 2018141772A RU 2018141772 A RU2018141772 A RU 2018141772A RU 2693877 C1 RU2693877 C1 RU 2693877C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microstrip
- microstrip directional
- lines
- directional couplers
- segments
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
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
- Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к СВЧ радиотехнике, в частности, для применения в бортовой аппаратуре командно-измерительной системы
(БА КИС) космических аппаратов.The invention relates to microwave radio engineering, in particular, for use in onboard equipment command-measuring system
(BA KIS) spacecraft.
Известны делители мощности с использованием базовых элементов, включающих в себя микрополосковые направленные ответвители, фазовращатели, аттенюаторы и т.д. (Д.М. Сазонов «Устройства СВЧ» Москва, «Высшая школа», 1981 г., стр. 147, рис. 4.5). Known power dividers using basic elements, including microstrip directional couplers, phase shifters, attenuators, etc. (DM Sazonov "Microwave Devices" Moscow, "High School", 1981, p. 147, Fig. 4.5).
Однако данные технические решения имеют ряд недостатков: избыточное количество базовых элементов, ограничение ширины рабочей полосы, сложность согласования при неоптимальных массогабаритных характеристиках, конструктивное расположение входов и выходов, малый коэффициент передачи.However, these technical solutions have a number of disadvantages: an excessive amount of basic elements, limiting the width of the working strip, the complexity of coordination with non-optimal mass-dimensional characteristics, the constructive arrangement of the inputs and outputs, a small transmission coefficient.
В качестве ближайшего аналога заявленного изобретения выбран делитель мощности для бортовой аппаратуры космического аппарата (Патент РФ на изобретение № 2608978), который содержит четыре микрополосковых направленных ответвителя на связанных линиях с переходным ослаблением
3 дБ, однократно перекрещивающихся. Смежные микрополосковые направленные ответвители расположены перпендикулярно один по отношению к другому, так что проводники их связанных линий образуют стороны двух квадратов, первый из которых расположен внутри второго. Проводники связанных линий каждого микрополоскового направленного ответвителя скрещены так, что их концы расположены на сторонах первого и второго квадратов. Концы проводников, расположенных на смежных сторонах внутреннего квадрата, соединены между собой. Концы проводников, расположенных на противолежащих сторонах второго квадрата, являются входами и выходами соответственно.As the closest analogue of the claimed invention, a power divider is selected for the onboard equipment of the spacecraft (Patent of the Russian Federation for invention No. 2608978), which contains four microstrip directional couplers on connected lines with transient attenuation
3 dB, once crossed. Adjacent microstrip directional couplers are perpendicular to one another, so that the conductors of their connected lines form the sides of two squares, the first of which is located inside the second. The conductors of the connected lines of each microstrip directional coupler are crossed so that their ends are located on the sides of the first and second squares. The ends of the conductors located on adjacent sides of the inner square are interconnected. The ends of the conductors located on the opposite sides of the second square are the inputs and outputs, respectively.
При проектировании БА КИС были выявлены следующие недостатки известного делителя мощности: When designing a BA ICC, the following disadvantages of the well-known power divider were identified:
- малый коэффициент передачи с одного из входов на каждый выход, обусловленный включением микрополосковых направленных ответвителей на связанных линиях с общим переходным ослаблением не менее 6 дБ;- low transmission coefficient from one of the inputs to each output, due to the inclusion of microstrip directional couplers on connected lines with a total transient attenuation of at least 6 dB;
- известный делитель мощности не обеспечивает размещение входов (выходов) на одном краю подложки (т.е. на одной стороне корпуса), т.к. входы (выходы) расположены на противоположных сторонах квадрата, что отрицательно влияет на рациональное размещение элементов схемы БА КИС.- the well-known power divider does not ensure the placement of the inputs (outputs) on one edge of the substrate (i.e., on one side of the housing), since the inputs (outputs) are located on opposite sides of the square, which negatively affects the rational placement of the elements of the BA KIS scheme.
Таким образом, существует техническая проблема выбора такой конструкции делителя мощности, которая была бы более приемлема для БА КИС.Thus, there is a technical problem of choosing such a design of a power divider, which would be more acceptable for a BA ICC.
Для устранения выявленных недостатков предложено использовать делитель мощности 3х3, особенности конструкции которого позволят увеличить коэффициент передачи, по крайней мере, на 1,25 дБ, разнести входы и выходы по противоположным сторонам подложки, что в свою очередь, обеспечит рациональное размещение приборов или элементов БА КИС.To eliminate the identified deficiencies, it was proposed to use a 3x3 power divider, whose design features will allow increasing the transmission coefficient by at least 1.25 dB, spreading the inputs and outputs on opposite sides of the substrate, which in turn will ensure rational placement of instruments or elements of the BA KIS .
Указанный технический результат достигается при использовании делителя мощности, выполненного на диэлектрической подложке, на которой расположены три микрополосковых направленных ответвителя выполненных на связанных линиях, однократно перекрещивающихся, и при этом два микрополосковых направленных ответвителя имеют переходное ослабление 3 дБ, а третий микрополосковый направленный ответвитель имеет переходное ослабление 4,76 дБ, причем каждый из двух концов его связанных линий, расположенных с одной его стороны, соединен, соответственно, с первым и вторым одинаковыми отрезками микрополосковой линии (МПЛ) с одним из концов отрезков связанных линий микрополосковых направленных ответвителей с переходным ослаблением 3 дБ, обращённом к третьему микрополосковому направленному ответвителю, концы других отрезков связанных линий, расположенных с другой стороны микрополосковых направленных ответвителей с переходным ослаблением 3 дБ, соединены между собой третьим отрезком МПЛ, длина которого больше суммарной длины первого и второго отрезков микрополосковых линий на величину от 0,19 до 0,21 длины волны на средней частоте рабочего диапазона, причем отрезки связанных линий микрополосковых направленных ответвителей с переходным ослаблением 3 дБ соединены с отрезками МПЛ так, что их свободные концы обращены к краям диэлектрической подложки, при этом три конца отрезков связанных линий микрополосковых направленных ответвителей, обращенных к одному краю диэлектрической подложки, являются входами (выходами), а другие три конца отрезков связанных линий микрополосковых направленных ответвителей – выходами (входами) делителя мощности 3х3.This technical result is achieved by using a power divider made on a dielectric substrate, on which there are three microstrip directional couplers performed on connected lines that intersect once, and the two microstrip directional couplers have a transient attenuation of 3 dB and the third microstrip directional coupler has a transitional attenuation 4.76 dB, each of the two ends of its connected lines, located on one side of it, is connected, corresponding but, with the first and second identical segments of the microstrip line (MPL) with one of the ends of the connected lines of microstrip directional couplers with 3 dB transient attenuation facing the third microstrip directional coupler, the ends of the other segments of connected lines located on the other side of the microstrip directional taps with the transitional attenuation of 3 dB, interconnected by a third section of the MPL, the length of which is greater than the total length of the first and second segments of microstrip lines by Well, from 0.19 to 0.21 wavelengths at the middle frequency of the working range, and the segments of connected lines of microstrip directional couplers with transient attenuation of 3 dB are connected to the MPL segments so that their free ends face the edges of the dielectric substrate, with the three ends of the segments The connected lines of microstrip directional couplers facing one edge of the dielectric substrate are the inputs (outputs), and the other three ends of the segments of the connected lines of microstrip directional couplers are outputs (inputs) 3x3 power divider.
На рисунке 1 представлен делитель мощности 3х3, выполненный на диэлектрической подложке 1, на которой расположены микрополосковые направленные ответвители НО1, НО2, НО3, выполненные на связанных линиях, каждая из которых обозначена «1(n)– 2(n)», «3(n)– 4(n)», где n – номер направленного ответвителя (n = 1, 2, 3).Figure 1 shows a 3x3 power divider, made on
Связанные линии каждого микрополоскового направленного ответвителя имеют оптимальную длину, близкую к четверти длины волны, и однократно перекрещиваются. Микрополосковые направленные ответвители НО1 и НО2 выполнены с переходным ослаблением 3 дБ (типа моста Ланге), а направленный ответвитель НО3 выполнен с переходным ослаблением 4,76 дБ, т.е. с коэффициентом передачи с конца 1(3) на конец 3(3) и с конца 4(3) на конец 2(3) – минус 4,76 дБ и с коэффициентом передачи с конца 1(3) на конец 2(3) и с конца 4(3) на конец 3(3) – минус 1,76 дБ на средней частоте рабочего диапазона, без учета потерь в связанных линиях.The connected lines of each microstrip directional coupler have an optimal length close to a quarter of the wavelength and intersect once. Microstrip directional couplers NO1 and NO2 are made with transient attenuation of 3 dB (such as a Lange bridge), and directional coupler HO3 is made with transient attenuation of 4.76 dB, i.e. with a transfer ratio from the end 1 (3) to the end 3 (3) and from the end 4 (3) to the end 2 (3) - minus 4.76 dB and with the transfer ratio from the end 1 (3) to the end 2 (3) and from the end of 4 (3) to the end of 3 (3) - minus 1.76 dB at the average frequency of the operating range, excluding losses in the connected lines.
Конец 3(1) соединен с концом 4(3) первым отрезком МПЛ 2, а конец 1(2) соединен с концом 2(3) вторым таким же отрезком МПЛ 3. Конец 2(1) соединен с концом 4(2) третьим отрезком МПЛ 4, длина которого больше суммарной длины отрезков МПЛ 2 и 3 на величину от 0,19 до 0,21 длины волны на средней частоте рабочего диапазона. Выход за пределы указанного диапазона допустимых значений длины отрезка МПЛ 4 приводит к уменьшению коэффициента передачи на его нижнем или верхнем краю, соответственно. The end 3 (1) is connected to the end 4 (3) by the first length of the
Свободные концы отрезков связанных линий 4(1), 1(1), 1(3) НО1 и НО3 обращены к одному краю диэлектрической подложки и являются входами (выходами) делителя мощности 3х3, а другие свободные концы связанных линий 2(2), 3(2), 3(3) НО2 и НО3 – к противоположному её краю и являются его выходами (входами), соответственно.The free ends of the segments of the connected lines 4 (1), 1 (1), 1 (3) HO1 and HO3 are facing one edge of the dielectric substrate and are the inputs (outputs) of the 3x3 power divider, and the other free ends of the connected lines 2 (2), 3 (2), 3 (3) HO2 and HO3 - to its opposite edge and are its exits (inputs), respectively.
Входной сигнал подается на один из входов Вход 1, Вход 2 или Вход 3 делителя мощности 3х3. При этом со Входа 1, например, входной сигнал распространяется на Выход 1 и Выход 2 двумя путями:The input signal is fed to one of the
первый путь: Вход 1 - конец 4(1) - конец 3(1) – отрезок МПЛ 2 – конец 4(3) – конец 2(3) – отрезок МПЛ 3 - конец 1(2) – конец 2(2) -
Выход 1 или конец 3(2) - Выход 2. first way: Input 1 - end 4 (1) - end 3 (1) - MLP segment 2 - end 4 (3) - end 2 (3) - MPL segment 3 - end 1 (2) - end 2 (2) -
второй путь: Вход 1 - конец 4(1) – конец 2(1) - отрезок МПЛ 4- конец 4(2) – конец 2(2) – Выход 1 или конец 3(2) - Выход 2.second way: Input 1 - end 4 (1) - end 2 (1) - MPL segment 4- end 4 (2) - end 2 (2) -
С учетом величины модуля и фазы коэффициентов передачи первого и второго пути распространения сигнала для обеспечения коэффициента передачи со Входа 1 на Выход 1 и Выход 2, равного коэффициенту передачи со Входа 3 на Выход 3, длина отрезка МПЛ 4 должна быть больше суммарной длины отрезков МПЛ 2 и 3 на величину от 0,19 до 0,21 длины волны на средней частоте рабочего диапазона. Taking into account the magnitude of the module and the phase of transmission coefficients of the first and second signal propagation paths to ensure the transfer coefficient from
На Выход 3 сигнал со Входа 1 или Входа 2 попадает через один путь: On
Вход 1 или Вход 2 – конец 4(1) или конец 1(1) – конец 3(1) – отрезок МПЛ 2 – конец 4(3) – конец 3(3) - Выход 3.
Коэффициент передачи со Входа 2 на Выход 1 и Выход 2 определяется аналогично.The transfer ratio from
Коэффициенты передачи на средней частоте диапазона с любого из входов Вход 1 или Вход 2 на Выход 3 равны сумме коэффициента передачи со Входа 1 или Входа 2 на конец 3(1) и коэффициента передачи с конца 4(3) на Выход 3 и равен минус 4,76 дБ.The transmission coefficients at the center frequency of the range from any of the inputs of
Отрезки МПЛ 2 и 3 вводятся для того, чтобы обеспечить развязку между входами делителя мощности. Их длина может быть выбрана в пределах от 0,125 до 0,25 длины волны на средней частоте рабочего диапазона частот.
Таким образом, делитель мощности 3х3 для бортовой аппаратуры космических аппаратов позволяет увеличить коэффициент передачи делителя мощности на 1,25 дБ по сравнению с ближайшим аналогом, и при этом обеспечивается расположение входов делителя мощности 3х3 на оной из сторон диэлектрической подложки, а выходов – на противоположной стороне.Thus, the 3x3 power divider for onboard spacecraft equipment allows to increase the power divider transmission coefficient by 1.25 dB compared to the closest analogue, and this ensures that the 3x3 power divider inputs are located on one side of the dielectric substrate, and the outputs are on the opposite side .
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018141772A RU2693877C1 (en) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | Power divider 3x3 for onboard equipment of spacecrafts |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018141772A RU2693877C1 (en) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | Power divider 3x3 for onboard equipment of spacecrafts |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2693877C1 true RU2693877C1 (en) | 2019-07-05 |
Family
ID=67252295
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018141772A RU2693877C1 (en) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | Power divider 3x3 for onboard equipment of spacecrafts |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2693877C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2766843C1 (en) * | 2021-02-25 | 2022-03-16 | Акционерное общество «Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем» (АО «Российские космические системы») | Power divider 2 × 3 (3 × 2) for onboard equipment of spacecrafts |
Citations (7)
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 |
SU1774406A2 (en) * | 1990-02-01 | 1992-11-07 | Tsnii Izmeritelnoj Apparatury | Power divider |
JP2003023310A (en) * | 2001-07-06 | 2003-01-24 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Power distributing circuit and power synthesizing circuit |
RU2231177C1 (en) * | 2002-11-04 | 2004-06-20 | ОАО "НИИ Приборостроения им. В.В.Тихомирова" | Microstrip power divider with unequal division |
RU2396645C1 (en) * | 2009-07-14 | 2010-08-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Multi-channel power divider |
RU140974U1 (en) * | 2013-12-18 | 2014-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Государственный Ракетный Центр Имени Академика В.П. Макеева" | EQUAL DIVISION DIVIDER |
RU2608978C1 (en) * | 2015-09-17 | 2017-01-30 | Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") | Power divider for spacecraft onboard hardware |
-
2018
- 2018-11-27 RU RU2018141772A patent/RU2693877C1/en active
Patent Citations (7)
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 |
SU1774406A2 (en) * | 1990-02-01 | 1992-11-07 | Tsnii Izmeritelnoj Apparatury | Power divider |
JP2003023310A (en) * | 2001-07-06 | 2003-01-24 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Power distributing circuit and power synthesizing circuit |
RU2231177C1 (en) * | 2002-11-04 | 2004-06-20 | ОАО "НИИ Приборостроения им. В.В.Тихомирова" | Microstrip power divider with unequal division |
RU2396645C1 (en) * | 2009-07-14 | 2010-08-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Multi-channel power divider |
RU140974U1 (en) * | 2013-12-18 | 2014-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Государственный Ракетный Центр Имени Академика В.П. Макеева" | EQUAL DIVISION DIVIDER |
RU2608978C1 (en) * | 2015-09-17 | 2017-01-30 | Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") | Power divider for spacecraft onboard hardware |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2766843C1 (en) * | 2021-02-25 | 2022-03-16 | Акционерное общество «Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем» (АО «Российские космические системы») | Power divider 2 × 3 (3 × 2) for onboard equipment of spacecrafts |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20110199166A1 (en) | Directional Coupler | |
WO2019085368A1 (en) | Wilkinson power divider | |
Tang et al. | Analysis and design of compact two-way Wilkinson power dividers using coupled lines | |
CN106876832B (en) | Waveguide magic T-based broadband millimeter wave band waveguide multiplexer | |
US10263592B2 (en) | Optimal response reflectionless filters | |
CN104966881A (en) | Dual-band balanced power splitter | |
Datta et al. | Design of broadband power divider based on substrate-integrated waveguide technology | |
Vélez et al. | Slow-wave inductively-loaded electromagnetic bandgap (EBG) coplanar waveguide (CPW) transmission lines and application to compact power dividers | |
RU2693877C1 (en) | Power divider 3x3 for onboard equipment of spacecrafts | |
US3184691A (en) | Branching hybrid coupler network useful for broadband power-dividing, duplexing and frequency separation | |
KR102670636B1 (en) | Power distributors, regulation methods, power distribution methods, storage media and electronic devices | |
US10243250B2 (en) | Two-way microwave power divider | |
US3044026A (en) | Transmission line coupling arrangements | |
US20110309894A1 (en) | Planar asymmetric crossover coupler | |
Xu et al. | Design of wideband six‐and eight‐way Wilkinson planar power dividers using stepped impedance transformers | |
KR100362877B1 (en) | Power divider /combiner using 3 way chebyshev matching transformer | |
DE102010002753B4 (en) | Plasma power supply arrangement with multiple power coupling stages | |
CN114725644A (en) | E-plane branch waveguide directional coupler with ultralow amplitude unevenness | |
CN108376820B (en) | Design method of power divider | |
Liu et al. | The design of 220GHz four-way power divider based on e-plane directional waveguide hybrid | |
KR100970375B1 (en) | Power distribution module and power distributor using the same | |
CN106410352B (en) | Power divider and method for acquiring device parameters in power divider | |
CN206180073U (en) | Ware is divided to merit of multistage branch structure of high reliability | |
KR20150102310A (en) | Wideband microwave balun with high isolation properties | |
Yao et al. | Analysis and Design of High-directivity Branch Coupler on W-band |