RU183839U1 - COMPACT THREE-LINE DIRECTED TAP - Google Patents
COMPACT THREE-LINE DIRECTED TAP Download PDFInfo
- Publication number
- RU183839U1 RU183839U1 RU2018100724U RU2018100724U RU183839U1 RU 183839 U1 RU183839 U1 RU 183839U1 RU 2018100724 U RU2018100724 U RU 2018100724U RU 2018100724 U RU2018100724 U RU 2018100724U RU 183839 U1 RU183839 U1 RU 183839U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- low
- pass filter
- transmission lines
- quarter
- Prior art date
Links
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
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к радиотехнике, а именно к направленным ответвителям. Компактный трехшлейфный направленный ответвитель содержит четыре входные линии передачи с волновым сопротивлением R, пять фильтров нижних частот, две микрополосковые линии передачи, первый, второй, четвертый, пятый фильтры нижних частот с входными сопротивлениями R=R⋅k и фазой коэффициента передачи 90° на центральной рабочей частоте, третий фильтр нижних частот с входным сопротивлениеми фазой коэффициента передачи 90° на центральной рабочей частоте, первую и вторую четвертьволновые микрополосковые линии передачи с входными сопротивлениями, подключенные друг к другу через тройники, где, k - коэффициент ответвления мощности, Р- мощность, ответвленная в один из входов, Р- мощность, подаваемая на вход направленного ответвителя. Фильтры нижних частот имеют несимметричное исполнение за счет внесения внутрь широких линий. Технический результат - уменьшение длин сегментов линий передачи в составе направленного ответвителя. 3 ил.The utility model relates to radio engineering, namely to directional couplers. The compact three-loop directional coupler contains four input transmission lines with an impedance R, five low-pass filters, two microstrip transmission lines, a first, second, fourth, fifth low-pass filter with an input impedance R = R⋅k and a 90 ° phase transfer coefficient operating frequency, a third low-pass filter with an input impedance and a 90 ° phase transfer coefficient phase at a central operating frequency, the first and second quarter-wave microstrip transmission lines with input impedances s connected to each other via bends, where, k - power coupling ratio, P- power branched to one input, P the power supplied to the input of the directional coupler. Low-pass filters are asymmetrical due to the introduction of wide lines inside. EFFECT: reduced lengths of segments of transmission lines in a directional coupler. 3 ill.
Description
Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована в радиолокации, радионавигации, связи, антенных системах и радиоизмерениях как самостоятельное устройство, а также в качестве функционального узла для построения делителей мощности, фазовращателей, смесителей, модуляторов, дискриминаторов, сумматоров мощности, диаграммообразующих элементов.The utility model relates to radio engineering and can be used in radar, radio navigation, communication, antenna systems and radio measurements as an independent device, as well as a functional unit for constructing power dividers, phase shifters, mixers, modulators, discriminators, power adders, and diagram-forming elements.
В настоящий момент широкую известность получила конструкция квадратурного направленного ответвителя, выполненная в виде двух одинаковых отрезков линии передачи, например, коаксиального кабеля, длиной в 1/8 длины волны в линии и содержащего две сосредоточенные емкости связи, которые включены на концах отрезков между потенциальными проводниками линий («Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний.» Под ред. З.И. Моделя. Изд. "Советское радио", М. 1980. С. 86-87, рис. 6.6). Недостатками данного технического решения являются: узкая полоса рабочих частот и большой габаритный размер.At present, the design of a quadrature directional coupler made in the form of two identical segments of a transmission line, for example, a coaxial cable, 1/8 wavelength in a line and containing two lumped communication capacities that are connected at the ends of the segments between potential line conductors, is widely known. (“Devices for adding and distributing the power of high-frequency oscillations.” Edited by ZI Model. Publishing House “Soviet Radio”, M. 1980. S. 86-87, Fig. 6.6). The disadvantages of this technical solution are: a narrow band of operating frequencies and a large overall size.
Другая часто используемая конструкция представляет собой квадратурный направленный ответвитель на элементах с сосредоточенными параметрами. Ответвитель представляет собой симметричный восьмиполюсник, состоящий из фильтров верхних частот ("Широкополосные устройства СВЧ на элементах с сосредоточенными параметрами" Карпов В.М., Малышев В.А., Перевощиков И.В. - М.: "Радио и связь", 1984. с. 67-72, рис. 5.5). При широкой полосе рабочих частот данный ответвитель содержит большое количество элементов, а, следовательно, имеет большие габаритные размеры, низкую надежность и повторяемость при серийном производстве, высокую стоимость, сложен в изготовлении и настройке.Another commonly used design is a quadrature directional coupler on elements with lumped parameters. The coupler is a symmetric eight-port, consisting of high-pass filters ("Broadband microwave devices on elements with lumped parameters" Karpov V.M., Malyshev V.A., Perevoshchikov I.V. - M .: "Radio and communication", 1984 p. 67-72, Fig. 5.5). With a wide range of operating frequencies, this coupler contains a large number of elements, and therefore has large overall dimensions, low reliability and repeatability in serial production, high cost, and is difficult to manufacture and configure.
Известен также микрополосковый трехшлейфный направленный ответвитель, который содержит диэлектрическую подложку, одна поверхность которой металлизирована, а на другой две микрополосковые линии передачи, центральную структуру и симметрично относительно центральной структуры расположенные боковые структуры на расстоянии в четверть длины волны друг от друга, причем каждая структура выполнена в виде четвертьволнового отрезка линии передачи, соединенного с обеими линиями передачи. (Малорацкий Л.Г. Явич Л.Р. Проектирование и расчет СВЧ элементов на полосковых линиях- М.: Сов. Радио, 1972 - 186 с.). Устройство обеспечивает прохождение сигнала с входа основной линии на выход и ответвление части мощности на второй выход, благодаря структурам, соединяющим линии передачи, и электромагнитной связи между линиями передачи. Фазовый сдвиг напряжений на выходах такого ответвителя составляет 90°. Недостатками указанного микрополоскового направленного ответвителя являются: большие габаритные размеры, особенно на низких частотах, а также паразитные полосы пропускания на соседних частотах.A microstrip three-loop directional coupler is also known, which contains a dielectric substrate, one surface of which is metallized, and two microstrip transmission lines, a central structure and symmetrical relative to the central structure lateral structures located at a quarter wavelength from each other, each structure being made as a quarter-wave length of a transmission line connected to both transmission lines. (Maloratsky L.G. Yavich L.R. Design and calculation of microwave elements on strip lines - M .: Sov. Radio, 1972 - 186 p.). The device ensures the passage of the signal from the input of the main line to the output and the branching of part of the power to the second output, thanks to the structures connecting the transmission lines, and electromagnetic coupling between the transmission lines. The phase shift of the voltages at the outputs of such a coupler is 90 °. The disadvantages of this microstrip directional coupler are: large overall dimensions, especially at low frequencies, as well as spurious bandwidths at adjacent frequencies.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является компактный трехшлейфный мост в микрополосковом исполнении. Конструкция данного моста состоит из четырех входов (где один отвечает за вход, два за выход и оставшийся развязан) и пяти фильтров нижних частот из сегментов высоко- и низкоомных элементов. (Летавин Д.А. «Миниатюризация микрополосковых СВЧ-устройств». Пояснительная записка ИРИТ. 110401.103 ПЗ // Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2016 (стр. 54-55)).Closest to the claimed technical solution is a compact three-loop bridge in microstrip design. The construction of this bridge consists of four inputs (where one is responsible for the input, two for the output and the remaining one is decoupled) and five low-pass filters from segments of high- and low-impedance elements. (DA Letavin, “Miniaturization of Microstrip Microwave Devices.” IRIT Explanatory Note. 110401.103 PZ // Ural Federal University named after the First President of Russia B.N. Yeltsin, 2016 (p. 54-55)).
Недостатки известной конструкции:The disadvantages of the known design:
значительная часть площади внутри моста не используется.a significant part of the area inside the bridge is not used.
Полезная модель направлена на уменьшение габаритных размеров направленных ответвителей.The utility model is aimed at reducing the overall dimensions of directional couplers.
Техническим результатом, достигаемым при реализации полезной модели, является уменьшение длин сегментов линий передачи в составе трехшлейфного направленного ответвителя.The technical result achieved by the implementation of the utility model is to reduce the lengths of segments of transmission lines in a three-loop directional coupler.
Технический результат достигается за счет того, что трехшлейфный направленный ответвитель содержит четыре входные линии передачи с волновым сопротивлением R1, пять фильтров нижних частот, две микрополосковые линии передачи, первый, второй, четвертый, пятый фильтры нижних частот с входными сопротивлениями R3=Rl⋅k и фазой коэффициента передачи 90° на центральной рабочей частоте, третий фильтр нижних частот 1 с входным сопротивлением и фазой коэффициента передачи 90° на центральной рабочей частоте, первую и вторую четвертьволновые микрополосковые линии передачи с входными сопротивлениями , подключенные друг к другу через тройники, где , k - коэффициент ответвления мощности, Pотв - мощность, ответвленная в один из входов, Рвх - мощность, подаваемая на вход направленного ответвителя, где первый вход первого фильтра нижних частот соединен с первым входом устройства и первым входом первого четвертьволнового отрезка линии передачи, второй вход первого фильтра нижних частот соединен с первым входом второго и третьего фильтра нижних частот, второй вход второго фильтра нижних частот соединен с третьим входом устройства и первым входом второго четвертьволнового отрезка линии передачи, второй вход второго четвертьволнового отрезка линии передачи соединен с четвертым входом устройства и первым входом пятого фильтра нижних частот, второй вход пятого фильтра нижних частот соединен со вторым входом третьего и четвертого фильтра нижних частот, второй вход четвертого фильтра нижних частот соединен со вторым входом устройства и вторым входом первого четвертьволнового отрезка линии передачи, при этом фильтры нижних частот имеют несимметричное исполнение за счет внесения внутрь широких линий.The technical result is achieved due to the fact that the three-loop directional coupler contains four input transmission lines with a wave impedance R 1 , five low-pass filters, two microstrip transmission lines, the first, second, fourth, fifth low-pass filters with input resistances R 3 = R l ⋅k and 90 ° phase gain at the central operating frequency, third low-
Фильтр нижних частот, имеющий в необходимой полосе частот фазочастотную характеристику, совпадающую с фазочастотной характеристикой линии передачи, обладает меньшей длиной по сравнению с ней. Таким образом, использование фильтров нижних частот вместо отрезков линий передачи позволяет уменьшить габаритные размеры устройства.A low-pass filter having a phase-frequency characteristic in the required frequency band matching the phase-frequency characteristic of the transmission line has a shorter length compared to it. Thus, the use of low-pass filters instead of segments of transmission lines can reduce the overall dimensions of the device.
Сущность изобретения поясняется фигурами, на которых изображено:The invention is illustrated by figures, which depict:
на фиг. 1 - предпочтительный вариант топологии предлагаемого микрополоскового направленного ответвителя с несимметрично выполненными фильтрами нижних частот, реализованного на диэлектрической подложке с относительной диэлектрической проницаемостью равной 4.4 и толщиной 1 мм; вид сверху, где 1, 2, 3, 4 - входы ответвителя, 5, 6, 7, 8, 9 - фильтры нижних частот, 10, 11 -четвертьволновые отрезки линии передачи;in FIG. 1 is a preferred variant of the topology of the proposed microstrip directional coupler with asymmetrically configured low-pass filters, implemented on a dielectric substrate with a relative dielectric constant of 4.4 and a thickness of 1 mm; top view, where 1, 2, 3, 4 are the coupler inputs, 5, 6, 7, 8, 9 are low-pass filters, 10, 11 are quarter-wave segments of the transmission line;
на фиг. 2 - графики зависимости модулей S-параметров от частоты, выраженных в децибелах;in FIG. 2 - graphs of the dependence of the S-parameter modules on frequency, expressed in decibels;
на фиг. 3 - график частотной зависимости разности фаз между связанным и основным выходами ответвителя.in FIG. 3 is a graph of the frequency dependence of the phase difference between the coupled and the main outputs of the coupler.
Микрополосковый направленный ответвитель имеет четыре 50-омных входных линии передачи, состоит из пяти фильтров нижних частот в микрополосковом исполнении и двух микрополосковых линий, подключенных друг к другу, с помощью тройников между входами 1 и 2, 1 и 3,3 и 4, 2 и 4.The microstrip directional coupler has four 50-ohm input transmission lines, consists of five microstrip low-pass filters and two microstrip lines connected to each other using tees between
Микрополосковый направленный ответвитель работает следующим образом.Microstrip directional coupler operates as follows.
Поступающая на вход 1 мощность высокочастотного сигнала (например, с рабочей частотой 2 ГГц) по фильтрам нижних частот частично поступает в плечо 2, частично (благодаря соединяющим изогнутым линиям передачи в виде меандра и фильтру нижних частот) ответвляется в плечо 4. В качестве дополнительного преимущества предлагаемый ответвитель не имеет паразитных полос пропускания на частотах, кратных центральной частоте рабочего диапазона. Применение фильтров нижних частот вместо отрезков линии передачи позволяет осуществить эффективную миниатюризацию конструкции. Благодаря несимметричной реализации фильтров нижних частот (внесению внутрь широких линии) дополнительно уменьшаются габаритные размеры устройства.The power of the high-frequency signal coming to input 1 (for example, with an operating frequency of 2 GHz) through the low-pass filters partially enters the
Для ответвителя, который делит мощность поровну между двумя выходами: Ртв=0,5 Вт, Рвх=1 Вт, тогда , для стандартного волнового сопротивления R1=50 Ом входные сопротивления будут равны R3=R1⋅k=50⋅0,707=35,35 Ом и For a coupler that divides the power equally between two outputs: P TV = 0.5 W, P I = 1 W, then , for a standard wave impedance R 1 = 50 Ohm, the input impedances will be equal R 3 = R 1 ⋅k = 50 ⋅ 0.707 = 35.35 Ohm and
В качестве дополнительного преимущества предлагаемый ответвитель не имеет паразитных полос пропускания на частотах, кратных центральной частоте рабочего диапазона. Применение фильтров нижних частот вместо отрезков линии передачи позволяет осуществить эффективную миниатюризацию конструкции. Благодаря несимметричной реализации фильтров нижних частот (внесению внутрь широких линии) дополнительно уменьшаются габаритные размеры устройства.As an additional advantage, the proposed coupler does not have spurious passbands at frequencies that are multiples of the center frequency of the operating range. The use of low-pass filters instead of segments of the transmission line allows for efficient miniaturization of the structure. Due to the asymmetric implementation of low-pass filters (insertion into wide lines), the overall dimensions of the device are further reduced.
Для подтверждения реализуемости выбранного технического решения, был изготовлен опытный образец полезной модели микрополоскового направленного ответвителя со следующими техническими характеристиками:To confirm the feasibility of the selected technical solution, a prototype of a useful model of a microstrip directional coupler with the following technical characteristics was made:
коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН) входов ответвителя не более 1,2;standing wave voltage coefficient (VSWR) of coupler inputs not more than 1.2;
амплитудный разбаланс между основным и связанным каналами ответвителя не превышает 0,7 дБ, в соответствии с данными на фиг. 2;the amplitude imbalance between the main and associated coupler channels does not exceed 0.7 dB, in accordance with the data in FIG. 2;
разность фаз между основным и связанным каналами отличается от 90° не более чем на ±3°, что показано на фиг. 3.the phase difference between the main and associated channels differs from 90 ° by no more than ± 3 °, as shown in FIG. 3.
Площадь компактного ответвителя составляет 370,45 мм2, что на 66% меньше площади, занимаемой стандартной конструкцией ответвителя.The area of the compact coupler is 370.45 mm 2 , which is 66% less than the area occupied by the standard coupler design.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018100724U RU183839U1 (en) | 2018-01-10 | 2018-01-10 | COMPACT THREE-LINE DIRECTED TAP |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018100724U RU183839U1 (en) | 2018-01-10 | 2018-01-10 | COMPACT THREE-LINE DIRECTED TAP |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU183839U1 true RU183839U1 (en) | 2018-10-05 |
Family
ID=63794049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018100724U RU183839U1 (en) | 2018-01-10 | 2018-01-10 | COMPACT THREE-LINE DIRECTED TAP |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU183839U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2781799C1 (en) * | 2021-12-20 | 2022-10-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Compact directional coupler |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2046469C1 (en) * | 1992-04-17 | 1995-10-20 | Казанский Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева | Strip stub directional coupler |
| US20020063596A1 (en) * | 2000-11-28 | 2002-05-30 | Per-Olof Brandt | Radio frequency amplifying circuit |
-
2018
- 2018-01-10 RU RU2018100724U patent/RU183839U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2046469C1 (en) * | 1992-04-17 | 1995-10-20 | Казанский Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева | Strip stub directional coupler |
| US20020063596A1 (en) * | 2000-11-28 | 2002-05-30 | Per-Olof Brandt | Radio frequency amplifying circuit |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Летавин Д.А. "Миниатюризация микрополосковых СВЧ-устройств". Пояснительная записка ИРИТ.110401.103 ПЗ // Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2016 (стр. 54-55). Летавин Д.А. Миниатюрные конструкции микрополосковых мостовых устройств // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, том 18, N2(3), 2016 (фиг. 6). Letavin D. A. Usage of lowpass filters for miniaturization of microstrip branch-line hybrid couplers // Advances in Computing, Communications and Informatics (ICACCI), 2016 International Conference on. 21-24 Sept. 2016. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2781799C1 (en) * | 2021-12-20 | 2022-10-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Compact directional coupler |
| RU2808531C1 (en) * | 2022-10-10 | 2023-11-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Frequency-tunable directional coupler (embodiments) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9136579B2 (en) | Phase shifter using substrate integrated waveguide | |
| CN112272900B (en) | Helical UWB Microstrip Orthogonal Directional Coupler | |
| CN113131870B (en) | A device that mixes or multiplies frequencies | |
| US20220263212A1 (en) | High frequency power divider/combiner circuit | |
| CN106229595A (en) | Power dividers and their components | |
| CN105789802A (en) | Ultra-wideband Balun based on new interconnection structure | |
| RU2494502C2 (en) | Miniature broadband quadrature directional coupler on lumped elements | |
| RU187316U1 (en) | COMPACT FOUR DIFFERENT DIRECTED TAP | |
| RU177305U1 (en) | COMPACT DIRECTED TAP | |
| RU183839U1 (en) | COMPACT THREE-LINE DIRECTED TAP | |
| RU180138U1 (en) | COMPACT THREE-LINE DIRECTED TAP | |
| RU196285U1 (en) | SMALL DIRECTED DIRECTION | |
| RU182127U1 (en) | COMPACT MICROWAVE BRIDGE | |
| TWI633702B (en) | Hybrid branch coupler with adjustable output power | |
| RU196375U1 (en) | COMPACT DIRECTED TAP | |
| RU196284U1 (en) | SYNTHETIC ANTI-PHASE RING BRIDGE | |
| RU189909U1 (en) | MINIATURE THREE-SHLIFT DIRECTED DETECTOR | |
| RU182106U1 (en) | COMPACT RING BRIDGE | |
| RU182122U1 (en) | MINIATURE MICRO-STRIP DIRECTED TAP | |
| RU2815333C1 (en) | Microstrip power divider with extended bandwidth | |
| US9705175B2 (en) | Waveguide power dividers | |
| KR101619173B1 (en) | Directional Coupler Having valiable Directors | |
| Mandal et al. | A compact planar orthomode transducer | |
| RU190044U1 (en) | COMPACT DOUBLE RING BRIDGE | |
| RU187315U1 (en) | COMPACT SQUARE DIRECTIONAL TAP |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20181021 |