×
17.07.2019
219.017.b4fc

Результат интеллектуальной деятельности: ДЕЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к технике СВЧ и может найти применение в системах активных фазированных антенных решеток, радиопередающих и других устройствах и системах СВЧ. Предложен делитель мощности, содержащий входное плечо, подключенное через разветвитель из четвертьволновых отрезков линии передачи к выходным плечам с подключенными к ним балластными резисторами, соединенными звездой. При этом указанные балластные резисторы выполнены в виде отрезков линий передачи с потерями в форме квадрата, разделенного пополам металлизированной проводящей полоской с шириной, равной ширине присоединенного к ней короткозамкнутого шлейфа, длиной меньше четверти длины волны центральной частоты рабочего диапазона. Ширина участка сопряжения каждого балластного резистора с соответствующим выходным плечом делителя мощности и общей точкой звезды балластных резисторов равна ширине соединительных отрезка линии передачи с волновым сопротивлением, равным выходному сопротивлению делителя мощности. Участки сопряжения балластных резисторов с соответствующими выходными плечами и с общей точкой указанной звезды балластных резисторов расположены симметрично с противоположных сторон каждого балластного резистора в форме квадрата. Технический результат - повышение развязки между выходными плечами делителя мощности и коэффициента прямой передачи. 10 ил.

Изобретение относится к технике СВЧ и может найти применение в системах активных фазированных антенных решеток, радиопередающих и других устройствах и системах СВЧ.

Известен делитель мощности, содержащий разветвитель, к выходам которого подключены балластные развязывающие резисторы, включенные звездой (Wilkinson E.J. An N-hybrid power divider // IRE Trans, on microwave theory and techniques. 1960, v. MTT-8, N 1. p. 116-118). Эта исходная схема делителя мощности принята заявителем в качестве устройства-прототипа. Принципиальным недостатком делителя мощности является невозможность использования его в мощных устройствах, в которых площади балластных резисторов в пленочном исполнении оказываются большими вследствие необходимости рассеяния значительной мощности при разбалансе схемы или выходе из строя одной или нескольких нагрузок. Паразитные параметры, прежде всего, паразитные емкости, таких балластных резисторов оказываются большими и существенно ухудшают технические характеристики устройства - согласование по входу и выходам, развязку между ними, снижение коэффициента прямой передачи, рост потерь в балластных резисторах, смещение по частоте минимумов КСВН и максимума развязки и др., так, что его практическое применение представляется затруднительным. В первую очередь, это связано с недостаточно высокими значениями развязки между выходными плечами устройства и его коэффициента прямой передачи. Вышеизложенное объясняет необходимость введения в схему элементов коррекции, компенсирующих указанное влияние паразитных емкостей балластных резисторов (см. К.Я. Аубакиров, В.И. Говорухин, Л.Г. Плавский, М.Г. Рубанович. Двухканальный синфазный сумматор-делитель мощности с компенсацией паразитных параметров балластного резистора. - Радиотехника. 2011. - №6. С. 59 - 63).

Известен делитель мощности (см. авт. свид. СССР №1798840, Н01Р 5/12, БИ №8. 28.02.93), являющийся ближайшим аналогом предлагаемого изобретения и содержащий входное плечо, подключенное через четвертьволновые отрезки линии передачи к выходным плечам, между которыми включены балластные резисторы, соединенные в звезду и к их общей точке подключен короткозамкнутый шлейф, при этом балластные резисторы выполнены в виде отрезков линии передачи с потерями, длина шлейфа выбрана меньше четверти длины волны центральной частоты рабочего диапазона, а его входное сопротивление выбрано из соотношений:

где ZC, L - волновое сопротивление и длина отрезка линии передачи с потерями;

γ - постоянная распространения в линии с потерями;

- волновое сопротивление и длина шлейфа. Этот короткозамкнутый шлейф с индуктивным входным сопротивлением частично компенсирует паразитную емкость всех балластных резисторов и улучшает технические характеристики устройства (см. В.И. Говорухин, М.Г. Рубанович, Н.Э. Унру. Многоканальные синфазные сумматоры-делители мощности Уилкинсона с компенсацией паразитных параметров балластных резисторов // Вопросы радиоэлектроники, серия Общетехническая. - 2015. - Вып. 3, с. 102-114). Однако, подобная компенсация паразитной емкости балластных резисторов оказывается неполной, вследствие чего полученные технические характеристики устройства, по-прежнему, недостаточно высоки, что, как указывалось, касается развязки между его выходными плечами и коэффициента прямой передачи.

Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является повышение развязки между выходными плечами делителя мощности и его коэффициента прямой передачи.

Поставленная задача достигается тем, что в делитель мощности, содержащий входное плечо, подключенное через разветвитель из четвертьволновых отрезков линии передачи к выходным плечам с подключенными к ним балластными резисторами, соединенными звездой, указанные балластные резисторы выполнены в виде отрезков линии передачи с потерями в форме квадрата, разделенного пополам металлизированной проводящей полоской с шириной равной ширине присоединенного к ней короткозамкнутого шлейфа длиной меньше четверти длины волны центральной частоты рабочего диапазона, при этом ширина участка сопряжения каждого балластного резистора с соответствующим выходным плечом делителя мощности и общей точкой упомянутой звезды балластных резисторов равна ширине соединительных отрезков линии передачи с волновым сопротивлением равным выходному сопротивлению делителя мощности, участки сопряжения балластных резисторов с соответствующими выходными плечами и с общей точкой указанной звезды балластных резисторов расположены симметрично с противоположных сторон каждого балластного резистора в форме квадрата.

На фиг. 1 приведена схема электрическая принципиальная предлагаемого n - канального делителя мощности, на фиг. 2 - предлагаемый балластный резистор в виде отрезка линии передачи с потерями в форме квадрата, разделенного пополам металлизированной проводящей полоской с присоединенным к ней короткозамкнутым шлейфом, на фиг. 3 - известный балластный резистор в виде отрезка линии передачи с потерями, на фиг. 4 - схема электрическая принципиальная предлагаемого трехканального делителя мощности с пленочными балластными резисторами (фиг. 2), на фиг. 5 - схема электрическая принципиальная трехканального делителя мощности-прототипа с балластными резисторами (фиг. 3), на фиг. 6 - схема электрическая принципиальная трехканального делителя мощности - аналога с балластными резисторами (фиг. 3), на фиг. 7 - частотные зависимости технических характеристик предлагаемого трехканального делителя мощности (фиг. 4), на фиг. 8 - частотные зависимости технических характеристик трехканального делителя мощности-прототипа с безреактивными балластными резисторами (идеализированный вариант схемы (фиг. 5), на фиг. 9 - частотные зависимости технических характеристик трехканального делителя мощности-прототипа с реальными распределенными пленочными балластными резисторами (фиг. 3), на фиг. 10 - частотные зависимости технических характеристик трехканального делителя мощности-аналога с такими же балластными резисторами.

Делитель мощности (фиг. 1) содержит входное плечо 1, подключенное через разветвитель 2 из четвертьволновых отрезков линии передачи 3 к выходным плечам 4 с подключенными балластными резисторами 5 соединенными звездой, каждый балластный резистор 5 выполнен в виде отрезка линии передачи с потерями в форме квадрата, разделенного пополам металлизированной проводящей полоской 6 с шириной равной ширине присоединенного к ней короткозамкнутого шлейфа 7 длиной меньше четверти длины волны центральной частоты рабочего диапазона. Выходные плечи 4 делителя мощности нагружены на сопротивления нагрузки 8.

Делитель мощности (фиг. 1) работает следующим образом. При поступлении входного СВЧ сигнала на входное плечо 1, его мощность равномерно распределяется через разветвитель 2 из одинаковых четвертьволновых отрезков линии передачи 3 по всем выходным плечам 4, так что при одинаковых и согласованных сопротивлениях нагрузки 8 эти мощности на всех выходных плечах 4 равны по величине и синфазны. Для случая минимальной площади балластных резисторов делитель мощности представляет собой симметричный многополюсник и на центральной частоте является полностью согласованным, а его выходы развязаны практически идеально. В устройствах большой мощности оказывается необходимым использовать балластные резисторы с большой площадью для рассеяния значительной мощности в случае рассогласования или выхода из строя одной или нескольких нагрузок. Технические характеристики таких делителей мощности значительно ухудшаются, а, следовательно, для обеспечения их работоспособности необходимо скорректировать влияние эффекта, связанного с использованием балластных резисторов с большой площадью. Это частично реализовано в устройстве-аналоге за счет подключения к общей точке, включенных звездой балластных резисторов, короткозамкнутого шлейфа, длиной меньше четверти длины волны центральной частоты рабочего диапазона (фиг. 6).

В предлагаемом делителе мощности использовано другое, более эффективное техническое решение указанной задачи, отличающееся введением в устройство n одинаковых короткозамкнутых шлейфов длиной также меньше четверти длины волны центральной частоты рабочего диапазона, каждый из которых подключен к металлизированной проводящей полоске, разделяющей пополам каждый из n балластных резисторов, выполненных в виде отрезка линии передачи с потерями в форме квадрата (фиг. 1).

В известных схемах многоканальных делителей мощности, реализованных на керамических подложках из поликора толщиной 1 мм с диэлектрической проницаемостью ε=9.6, в качестве балластных резисторов используют отрезки однородной линии передачи с потерями квадратной формы (фиг. 3) с размерами 4*4 мм и площадью 16 мм2 (см. вышеуказанные статьи: Радиотехника. - 2011. - №6. С. 59-63 и Вопросы радиоэлектроники, серия Общетехническая. - 2015. - Вып. 3. С. 102-114).

В предлагаемом делителе мощности балластные резисторы выполнены также в виде отрезков линии передачи с потерями квадратной формы с теми же размерами 4*4 мм и площадью 16 мм2, но в отличие от известных, разделены пополам металлизированной проводящей полоской с присоединенным к ней корректирующим короткозамкнутым шлейфом (фиг. 2). Использование подобных балластных резисторов с индивидуальной, а не общей, как в устройстве-аналоге (фиг. 6), коррекцией их паразитных емкостей позволяет существенно улучшить технические характеристики предлагаемого делителя мощности.

Расчетные частотные зависимости технических характеристик предлагаемого делителя мощности (фиг. 4), устройства-прототипа (фиг. 5) и устройстве - аналога (фиг. 6) в трехканальном варианте в диапазоне частот 0.6-1.4 ГГц с центральной частотой f0=1.0 ГГц представлены на фиг.7, 8, 9 и 10,

при этом фиг. 7 соответствует предлагаемому, а фиг. 8 и 9 - делителю мощности-прототипу с безреактивными (идеализированными) и с реальными распределенными балластными резисторами указанного 4*4 мм размера, фиг. 10 - делителю мощности - аналогу с такими же балластными резисторами.

Четвертьволновые отрезки линии передачи представлены идеализированными линиями с воздушным диэлектриком εr=1 длиной 75 мм и волновым сопротивлением Ом, где R0=50 Ом - стандартное значение входного и выходных сопротивлений делителя мощности. Короткозамкнутые корректирующие шлейфы в предлагаемом и делителе мощности - аналоге с шириной полоска w=0.2 мм (=90 Ом), как и балластные резисторы, выполнены на подложке из поликора с h=1 мм и толщиной полоска t=0.0083 мм, расчетные значения длин шлейфов t=13.35 мм для предлагаемого и l=7.02 мм для устройства - аналога. В делителе мощности - прототипе корректирующие шлейфы отсутствуют.

Сравнение зависимостей на фиг. 8 и 9 для делителя мощности - прототипа с безреактивными (идеализированными) - (фиг. 8) и реальными распределенными балластными резисторами - (фиг. 9) показывает несостоятельность использования этой схемы в устройствах большой мощности. Действительно, все частотные зависимости для идеализированной схемы с безреактивными балластными резисторами (малосигнальный вариант устройства) симметричны относительно центральной частоты диапазона, коэффициент прямой передачи =4.77 дБ соответствует теоретическому значению во всей ±40% полосе частот, развязка между выходными плечами=70.1 дБ, i≠k если и не идеальна, то достаточно высока, ширина полосы пропускания по этому параметру по уровню - 25 дБ близка к ±12.5%. Ширина полосы согласования по входу по уровню KCBH1=1.5 превышает ±22.9%, по выходу - более ±40%.

Частотные зависимости для варианта с реальными распределенными балластными резисторами размером 4*4 мм и площадью 16 мм2 показывают снижение коэффициента прямой передачи - 5.54 дБ на 0.77 дБ (на 19%), уменьшение развязки =43.3 дБ на 26.7 дБ (в 21.6 раз), смещение вверх на 231.9 МГц (более, чем на 23%) частоты максимума развязки, существенное ухудшение характеристик согласования по входу и выходам устройства. Вышеизложенное подтверждает необходимость введения в схему делителя мощности - прототипа корректирующих элементов, снижающих нежелательное влияние паразитных емкостей балластных резисторов.

Сопоставим частотные зависимости технических характеристик предлагаемого делителя мощности (фиг. 7) с аналогичными зависимостями для устройства - прототипа (фиг. 9) и устройства - аналога (фиг. 10).

Из сравнения характеристик на фиг. 7 и 9 видно существенное повышение их симметрии относительно центральной частоты диапазона f0=1.0 ГГц, повышение развязки между выходными плечами =54.4 дБ, i≠k на 11.1 дБ (в 3.6 раза), расширение полосы пропускания по развязке по уровню - 25 дБ на 391.7 МГц, или на 87.4%, увеличение коэффициента прямой передачи =4.96 дБ на 0.58 дБ (на 14%). Отметим также улучшение характеристик согласования по входу и выходам предлагаемого устройства.

Аналогичное улучшение технических характеристик предлагаемого делителя мощности наблюдается и при сравнении их с характеристиками устройства - аналога. Так, развязка между выходными плечами в предлагаемом делителе мощности на 16.1 дБ (в 6.4 раз) превышает таковую для устройства - аналога при расширении полосы пропускания по развязке на 403.7 МГц, или на 92.5%. Коэффициент прямой передачи повысился на 0.16 дБ, или на 3.7%.

Таким образом, предложенный делитель мощности обеспечивает повышение развязки между его выходными плечами и коэффициента прямой передачи.

Делитель мощности, содержащий входное плечо, подключенное через разветвитель из четвертьволновых отрезков линии передачи к выходным плечам с подключенными к ним балластными резисторами, соединенными звездой, отличающийся тем, что указанные балластные резисторы выполнены в виде отрезков линий передачи с потерями в форме квадрата, разделенного пополам металлизированной проводящей полоской с шириной, равной ширине присоединенного к ней короткозамкнутого шлейфа, длиной меньше четверти длины волны центральной частоты рабочего диапазона, при этом ширина участка сопряжения каждого балластного резистора с соответствующим выходным плечом делителя мощности и общей точкой звезды балластных резисторов равна ширине соединительных отрезка линии передачи с волновым сопротивлением, равным выходному сопротивлению делителя мощности, участки сопряжения балластных резисторов с соответствующими выходными плечами и с общей точкой указанной звезды балластных резисторов расположены симметрично с противоположных сторон каждого балластного резистора в форме квадрата.
ДЕЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ
ДЕЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ
ДЕЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ
ДЕЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ
ДЕЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ
ДЕЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 41-50 of 92 items.
11.10.2018
№218.016.8fe0

Способ управления однофазным многоуровневым преобразователем в системе генерирования электрической энергии

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления однофазным преобразователем при создании электромеханических систем, например при создании систем генерирования переменного тока. Предлагаемый способ управления однофазным многоуровневым...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669204
Дата охранного документа: 09.10.2018
29.12.2018
№218.016.ac7e

Корундовая керамика и способ ее получения

Изобретение относится к области материалов для электронной техники, а именно к алюмооксидной керамике, используемой при изготовлении деталей СВЧ-приборов. Корундовую керамику получают из шихты, которая содержит электроплавленный корунд, оксид магния, оксисоль алюминия, легированную пентаоксидом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676309
Дата охранного документа: 27.12.2018
29.12.2018
№218.016.ace3

Волноводно-дипольная антенна

Изобретение относится к области техники СВЧ и может быть использовано как индивидуальный уединенный излучатель, так и как базовый элемент ФАР радиолокационных систем с линейной поляризацией излучаемых радиоволн. Антенна содержит первый 1 и второй 2 коллинеарные излучающие цилиндрические...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676207
Дата охранного документа: 26.12.2018
13.01.2019
№219.016.af21

Способ электрического торможения синхронного генератора

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в электроэнергетических системах, системах электроснабжения, электрических сетях для сохранения динамической устойчивости синхронных машин и электрических станций. Технический результат заключается в повышении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676754
Дата охранного документа: 11.01.2019
25.01.2019
№219.016.b408

Схема нейрона

Изобретение относится к компьютерным системам, основанным на биологических моделях, и может быть использовано при разработке аппаратной реализации нейронной сети. Техническим результатом является реализация схемы нейрона с телом нейрона, обеспечивающим более широкую рабочую зону выходной пары...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002678153
Дата охранного документа: 23.01.2019
21.02.2019
№219.016.c51c

Способ запуска газотурбинного двигателя

Изобретение относится к стартер-генераторным устройствам для авиационных газотурбинных двигателей и способу их запуска, может быть использовано в системах электроснабжения, применяемых в летательных аппаратах, судах, других транспортных средствах и автономных объектах. Основная электрическая...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680287
Дата охранного документа: 19.02.2019
14.03.2019
№219.016.df21

Адаптивный поляризационный фильтр

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в интерференционных оптических фильтрах, приборах защиты от ослепляющего излучения, для обеспечения безопасности движения транспортных средств. Адаптивный поляризационный фильтр содержит последовательно установленные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681664
Дата охранного документа: 12.03.2019
14.03.2019
№219.016.df98

Способ визуализации полей фазовой оптической плотности в газовых и конденсированных средах

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в экспериментальной гидро- и аэродинамике, теплофизике, в технологиях, связанных с необходимостью исследования скоростей, конвективных структур и фазовых переходов в газовых и конденсированных средах. Заявленный способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681672
Дата охранного документа: 12.03.2019
16.03.2019
№219.016.e1be

Свч-диплексер

Изобретение относится к СВЧ, в частности к диплексерам. СВЧ-диплексер содержит фильтр нижних частот и фильтр верхних частот второго порядка, входы которых соединены вместе. Индуктивный элемент фильтра нижних частот выполнен в виде короткозамкнутого шлейфа симметричной ленточной двухпроводной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682075
Дата охранного документа: 14.03.2019
13.04.2019
№219.017.0c42

Станок для обточки бандажей колёсных пар тягового подвижного состава

Станок содержит основание, крестовый суппорт, установленный на основании и состоящий из винтов и верхних и нижних салазок, систему управления, режущую пластину с держателем, закрепленными на верхних салазках, приводы поперечной и продольной подач, подключенные к системе управления, и подъемные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002684660
Дата охранного документа: 11.04.2019
Showing 11-11 of 11 items.
22.06.2019
№219.017.8e6d

Делитель мощности

Изобретение относится к технике СВЧ и может найти широкое применение в системах активных фазированных антенных решеток, радиопередающих устройствах и системах, использующих мощность СВЧ. Предложен делитель мощности, содержащий входное плечо, подключенное через четвертьволновые отрезки линии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692111
Дата охранного документа: 21.06.2019
+ добавить свой РИД