RU113421U1

RU113421U1 - Microwave signal splitter

Info

Publication number: RU113421U1
Application number: RU2011130081/07U
Authority: RU
Inventors: Ольга Борисовна Быкова
Original assignee: ОАО "НПО "Лианозовский электромеханический завод"
Priority date: 2011-07-19
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2012-02-10

Abstract

Делитель СВЧ-сигналов, содержащий симметричный тройник, имеющий вход, два выхода, расположенных по разные стороны от входа на расстоянии, равном четверти длины волны, и активное сопротивление, одним концом подключенное к первому выходу, вторым - ко второму, отличающийся тем, что введены два подстроечных элемента, причем первый подключен к одному выводу активного сопротивления, второй к другому выводу активного сопротивления. A microwave signal divider containing a symmetrical tee having an input, two outputs located on different sides of the input at a distance equal to a quarter of the wavelength, and an active resistance connected at one end to the first output, and the second to the second, characterized in that two tuning elements, the first connected to one output of the active resistance, the second to the other output of the active resistance.

Description

Полезная модель относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ), в частности, к устройствам деления (сложения) СВЧ сигналов и может быть использовано для деления (сложения) СВЧ сигналов в фидерных трактах техники связи, радиолокационных устройств, телевидении, в измерительной технике.The utility model relates to the technique of ultra-high frequencies (microwave), in particular, devices for dividing (adding) microwave signals and can be used for dividing (adding) microwave signals in the feeder paths of communication technology, radar devices, television, and measuring equipment.

При разработке устройств СВЧ возникает задача создания устройства деления (сложения) СВЧ сигналов на большой уровень рабочей мощности, с малыми потерями и хорошим согласованием в широком частотном диапазоне, имеющие малые массогабаритные показатели, при этом необходимо, чтобы входы сумматора были развязаны между собой. Развязка входов делителя (сумматора) позволяет осуществлять деление (сложение) сигналов, например, сложение СВЧ сигнала от нескольких генераторов при выходе одного или нескольких из строя.When developing microwave devices, the problem arises of creating a device for dividing (adding) microwave signals to a large level of operating power, with low losses and good matching in a wide frequency range, having small overall dimensions, and it is necessary that the inputs of the adder are isolated from each other. Decoupling the inputs of the divider (adder) allows for the division (addition) of signals, for example, the addition of a microwave signal from several generators when one or more of them fails.

Деление (сложение) СВЧ сигнала можно осуществлять с помощью кольцевого моста (Проектирование линзовых, сканирующих, широкодиапазонных антенн и фидерных устройств., Жук М.С. и Молочков Ю.Б. М., «Энергия», 1973). Кольцевые мосты могут быть выполнены на линиях различного типа: коаксиальных, симметричных и несимметричных полосковых линиях. Кольцевой мост, содержит корпус и установленный внутри него проводник, выполненный в виде замкнутого кольца, выход, два входа, установленные по разные стороны от выхода на расстоянии равном четверти длины волны, и второй выход, расположенный между входами на расстоянии четверти длины волны от одного из входов и трех четвертей от другого, и соединенный с согласованной нагрузкой.The division (addition) of a microwave signal can be carried out using a ring bridge (Design of lens, scanning, wide-range antennas and feeder devices., Zhuk M.S. and Molochkov Yu.B. M., "Energy", 1973). Ring bridges can be made on lines of various types: coaxial, symmetric and asymmetric strip lines. The ring bridge contains a housing and a conductor installed inside it, made in the form of a closed ring, an output, two inputs installed on different sides of the output at a distance equal to a quarter of the wavelength, and a second output located between the inputs at a distance of a quarter of the wavelength from one of inputs and three quarters from the other, and connected to a matched load.

При присоединении к двум входам генераторов, СВЧ сигналы от них складываются, и выход из строя одного из генераторов не сказывается на работе второго. В этом устройстве могут суммироваться сигналы большой мощности, так как, мощность ограничивается, в основном, мощностью, которая способна выдержать согласованная нагрузка.When connected to the two inputs of the generators, the microwave signals from them are added, and the failure of one of the generators does not affect the operation of the second. In this device, high power signals can be summed, since the power is limited mainly by the power that can withstand the agreed load.

Однако, указанное устройство имеет большие габариты. Полная длина средней линии кольца равна 1,5λ (Проектирование линзовых, сканирующих, широкодиапазонных антенн и фидерных устройств., Жук М.С. и Молочков Ю.Б. М., «Энергия», 1973).However, this device has large dimensions. The total length of the midline of the ring is 1.5λ (Design of lens, scanning, wide-range antennas and feeder devices., Zhuk M.S. and Molochkov Yu.B. M., "Energy", 1973).

Более близким аналогом, выбранным в качестве прототипа в связи с сходством выполняемой технической задачи, является делитель (Проектирование и расчет СВЧ элементов на полосковых линиях, Малорадский Л.Г., Явич Л.Р. М., «Советское Радио», 1972) состоящий из симметричного тройника, имеющий вход и 2 выхода, расположенные по разные стороны от входа на расстоянии равном четверти длины волны, активное сопротивление, одним концом подключенное к первому выходу, вторым - ко второму. Делитель мощности обеспечивает развязку между выходными плечами, хорошее согласование, малые потери и значительно меньшие габариты, так как полная длина средней линии равна 0,5λ. Однако, этому устройству присущи следующие недостатки:A closer analogue selected as a prototype due to the similarity of the technical task being performed is a divider (Design and calculation of microwave elements on strip lines, L. Maloradsky, L. Yavich, R. M. M., “Soviet Radio”, 1972) consisting from a symmetrical tee with an input and 2 outputs located on opposite sides of the input at a distance equal to a quarter of the wavelength, active resistance, connected at one end to the first output, and the second to the second. The power divider provides isolation between the output arms, good coordination, low losses and significantly smaller dimensions, since the total length of the midline is 0.5λ. However, this device has the following disadvantages:

- малый уровень рабочей мощности, так как, активное сопротивление должно иметь небольшие размеры, что ограничивает мощность, рассеиваемую сопротивлением. Применение сопротивлений (резисторы типа Р1-2), в которых для увеличения рабочей мощности необходимо применять внешний радиатор, как правило, соединенный с корпусом устройства, приводит к значительному ухудшению параметров, из-за наличия паразитных реактивностей сопротивления (индуктивность и емкость выводов, емкость, образованная резистивным слоем и корпусом и т.п.).- a low level of operating power, since the active resistance should be small, which limits the power dissipated by the resistance. The use of resistances (resistors of the P1-2 type), in which to increase the operating power it is necessary to use an external radiator, usually connected to the device’s case, leads to a significant deterioration of parameters due to the presence of parasitic resistance reactances (inductance and terminal capacitance, capacitance, formed by a resistive layer and a housing, etc.).

- трудности подстройки, так как, сопротивление имеет конечные размеры, и необходимо менять расстояние между входом и выходами (это расстояние должно быть отлично от четверти длины волны) (Проектирование и расчет СВЧ элементов на полосковых линиях, Малорадский Л.Г., Явич Л.Р. М., «Советское Радио», 1972). Однако, в результате изготовления размеры элементов делителя (например, размеры проводников, расположение мест соединения сопротивления и проводников и т.д.), могут несколько отличаться от расчетных, что в свою очередь приводит к ухудшению параметров и затрудняет регулировку.- adjustment difficulties, since the resistance has finite dimensions, and it is necessary to change the distance between the input and outputs (this distance should be different from a quarter of the wavelength) (Design and calculation of microwave elements on strip lines, L. Maloradsky, L. Yavich. R. M., "Soviet Radio", 1972). However, as a result of manufacturing, the dimensions of the divider elements (for example, the sizes of the conductors, the location of the joints of the resistance and the conductors, etc.) may slightly differ from the calculated ones, which in turn leads to a deterioration of the parameters and makes adjustment difficult.

Технический результат предлагаемого технического решения - увеличение уровня рабочей мощности при сохранении хорошего согласования, малых потерь и небольших габаритов и упрощение процесса регулировки.The technical result of the proposed technical solution is to increase the level of operating power while maintaining good coordination, small losses and small dimensions and simplifying the adjustment process.

Указанный технический результат достигается тем, что в делитель СВЧ сигналов, содержащий симметричный тройник, имеющий вход, два выхода, расположенные по разные стороны от входа на расстоянии равном четверти длины волны и активное сопротивление, одним концом подключенное к первому выходу, вторым - ко второму, введены два подстроечные элемента, причем первый подключен к одному выводу активного сопротивления, второй к другому выводу активного сопротивленияThe specified technical result is achieved by the fact that in the microwave signal divider containing a symmetrical tee having an input, two outputs located on opposite sides of the input at a distance equal to a quarter of the wavelength and active resistance, connected at one end to the first output, the second to the second, two tuning elements are introduced, the first connected to one output of the active resistance, the second to the other output of the active resistance

На фиг.1 показана схема предлагаемого устройства,Figure 1 shows a diagram of the proposed device,

Делитель СВЧ сигналов содержит симметричный тройник, вход 1 и два выхода 2, 3, расположенные по разные стороны от входа 1 на расстоянии равном четверти длины волны и активное сопротивление 4, одним концом подключенное к первому выходу 2, вторым - ко второму выходу 3, два подстроечные элемента 5, 6, подстроечный элемент 5 подключен к одному выводу активного сопротивления 4, подстроечный элемент 6 к другому выводу активного сопротивления 4.The microwave signal divider contains a symmetric tee, input 1 and two outputs 2, 3 located on opposite sides of input 1 at a distance equal to a quarter of the wavelength and active resistance 4, connected at the first output to the first output 2, the second to the second output 3, two tuning elements 5, 6, tuning element 5 is connected to one output of the active resistance 4, tuning element 6 to another terminal of active resistance 4.

Делитель СВЧ сигналов работает следующим образом.The microwave signal divider operates as follows.

СВЧ сигнал поступивший на вход 1 разделяется поровну между двумя выходами 2, 3, расположенными на расстоянии равном четверти длины волны от входа 1. Сигналы на выходах 2, 3 равны и синфазны, если выходы 2, 3 согласованы. Согласование выходов 2, 3 достигается присоединением к ним согласованных нагрузок (на фиг.1 не показаны) и компенсированием паразитных реактивностей сопротивления 4 подстроенными элементами 5, 6. В случае рассогласования одного из выходов, например, второго, сигнал, отраженный от выхода 2, поступает на выход 3 двумя путями: непосредственно через сопротивление 4 и через отрезки линии, равные половине длины волны. Таким образом, на выходе 3 складываются два сигнала в противофазе, тем самым достигается компенсация отраженного сигнала, то есть, достигается развязка между выходами 2 и 3. При этом половина мощности поступает на выход 3, а половина рассеивается на сопротивлении 4. Равенство (по мощности, и по фазе), а следовательно, полная компенсация отраженных сигналов, приходящих на выход 3 достигается подстроечным элементом 6. В силу симметрии делителя СВЧ сигналов аналогичные рассуждения справедливы и при рассогласовании выхода 3.The microwave signal received at input 1 is divided equally between two outputs 2, 3 located at a distance equal to a quarter of the wavelength from input 1. The signals at outputs 2, 3 are equal and in phase, if outputs 2, 3 are matched. The coordination of outputs 2, 3 is achieved by connecting the agreed loads to them (not shown in Fig. 1) and compensating for the parasitic reactance of resistance 4 by the tuned elements 5, 6. In case of a mismatch of one of the outputs, for example, the second, the signal reflected from output 2 is received exit 3 in two ways: directly through resistance 4 and through line segments equal to half the wavelength. Thus, at the output 3 two signals are added in antiphase, thereby compensating for the reflected signal is achieved, that is, isolation between outputs 2 and 3 is achieved. In this case, half of the power is supplied to output 3, and half is dissipated at resistance 4. Equality (in power , and in phase), and therefore, full compensation of the reflected signals coming to output 3 is achieved by the tuning element 6. Due to the symmetry of the microwave signal divider, similar reasoning is also true for output 3 mismatch.

Использование подстроечных элементов позволяет применять установленные на радиаторе сопротивления, рассчитанные на большую мощность, что значительно повышает рабочую мощность устройства. При этом сохраняются хорошее согласование, малые потери и небольшие габариты делителя.The use of trimming elements allows the use of resistance installed on the radiator, designed for high power, which significantly increases the operating power of the device. At the same time, good coordination, low losses and small dimensions of the divider are preserved.

Кроме того, использование подстроечных элементов позволяет скомпенсировать влияние технологических ошибок и упростить процесс регулировки делителя.In addition, the use of trimming elements can compensate for the influence of technological errors and simplify the process of adjusting the divider.

Если на выходы 2, 3 делителя подать синфазные сигнала, то на входе 1 получим суммарный сигнал. Таким образом, делитель может обеспечить сложение сигналов, например, сложение сигналов двух синфазных генераторов. Так как, выходы заявляемого устройства развязаны, то выход из строя одного из генераторов не сказывается на работе второгоIf common-mode signals are applied to outputs 2, 3 of the divider, then at input 1 we get the total signal. Thus, the divider can provide signal addition, for example, the addition of signals from two common-mode generators. Since the outputs of the inventive device are isolated, the failure of one of the generators does not affect the operation of the second

На дату подачи заявки изготовлен макет делителя. Делитель выполнен с использованием симметричных полосковых линий, В качестве активного сопротивления выбран резистор Р1-2 (ОЖО.467.155ТУ). Корпус резистора соединен с корпусом делителя, который служит радиатором для резистора. Подстроечные элементы выполнены в виде высокочастотных плунжеров.. Проведенные испытания показали, что рабочая мощность возросла в 4 5 раз, при этом уровень затухания СВЧ сигнала и согласование в рабочей полосе частот не ухудшились по сравнению с базовой моделью.At the filing date, a mock divider was made. The divider is made using symmetrical strip lines. The resistor P1-2 (ОЖО.467.155ТУ) is selected as the active resistance. The resistor housing is connected to the divider housing, which serves as a radiator for the resistor. The tuning elements are made in the form of high-frequency plungers .. The tests showed that the operating power increased by 4–5 times, while the level of attenuation of the microwave signal and matching in the working frequency band did not deteriorate compared to the base model.

Claims

A microwave signal divider containing a symmetrical tee having an input, two outputs located on opposite sides of the input at a distance equal to a quarter of the wavelength, and an active resistance connected at one end to the first output, and the second to the second, characterized in that two tuning elements, the first connected to one output of the active resistance, the second to the other output of the active resistance.