Волноводно-полосковый направленный ответвитель

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ и может быть использовано в волноводных трактах, в том числе и высокого уровня мощности, в качестве широкополосного направленного ответвителя, а также в составе многоканальных делителей мощности. Волноводно-полосковый направленный ответвитель содержит отрезок прямоугольного волновода, коаксиальные выводы, расположенные на узкой стенке волновода, и элемент связи, расположенный под углом к широким стенкам. Элемент связи выполнен в виде проводника П-образной формы, концы которого напрямую соединены с центральными проводниками коаксиальных выводов. Отсутствие механической связи проводника с волноводом позволяет реализовать конструкцию регулируемого направленного ответвителя с одним неподвижным выводом без ухудшения электрических характеристик. Техническим результатом является расширение рабочей полосы частот, увеличение диапазона реализуемых связей и упрощение конструкции. 3 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ и может быть использовано в волноводных трактах, в том числе и высокого уровня мощности, в качестве широкополосного направленного ответвителя и также в составе многоканальных делителей мощности, предназначенных, например, для распределения мощности между элементами антенных решеток.

Известны следующие аналогичные устройства. Волноводно-коаксиальный регулируемый делитель мощности (а.с. СССР №373800), представляющий собой отрезок прямоугольного волновода с металлической пластиной, контактирующей с узкими стенками и переходящей на одном конце в центральный проводник коаксиального вывода. Устройство не обладает направленностью, а наличие подвижных контактов ограничивает его применение на повышенных уровнях мощности. Волноводно-коаксиальный регулируемый направленный ответвитель (а.с. СССР №350088), состоящий из отрезка прямоугольного волновода и двух перегородок, расположенных параллельно широким стенкам, концы которых заканчиваются переходами к коаксиальным выводам. Устройство характеризуется узкополостностью, так как коэффициент связи определяется значением разности фазовых сдвигов сигналов, которые зависят от частоты.

Кроме того, конструкция сдвоенного направленного ответвления сложна и не пригодна для применения, например, в составе многоканального делителя мощности. Волноводно-коаксиальный направленный ответвитель (а. с. СССР №1700654) имеет элемент связи, выполненный в виде металлической пластины полуволновой длины с переходами на концах к коаксиальным выводам, закрепленной на одной узкой стенке. Расположение пластины и коаксиальных выводов на общем основании, механически связанном с узкой стенкой волновода, затрудняет его практическое применение, например, в составе многоканальных делителей мощности. К общим недостаткам вышеописанных устройств можно отнести также и то, что их широкополосность ограничена зависимостью от частоты четвертьволновых согласующих переходов на концах пластины.

Целью заявляемого изобретения является увеличение широкополосности по основным параметрам направленного ответвителя при одновременном упрощении его конструкции. Принцип действия ответвителя заключается в перераспределении напряженности электрического поля, проходящей по волноводу вдоль проводника волны типа Н₁₀, в результате чего на выходном конце проводника возникает противофазная составляющая, формирующая волну типа ТЕМ, которая ответвляется на коаксиальный вывод. Прохождение волн в прямом и обратном направлении показано на фиг.1 соответственно сплошными и пунктирными линиями со стрелками. Достигаемый технический результат подтвержден экспериментальными исследованиями, проведенными в дециметровом и сантиметровом диапазонах длин волн. В полосе частот более 30% получены следующие результаты: динамический диапазон изменения коэффициента связи в пределах от минус 50 дБ до минус 6 дБ с неравномерностью от плюс-минус 1 дБ до плюс-минус 0,1 дБ соответственно; изменение коэффициента стоячей волны по напряжению (далее КСВН) волноводного входа в пределах от 1,05 до 1,10; изменение КСВН коаксиального вывода в пределах от 1,1 до 1,4; изменение направленности в пределах от 15 дБ до 30 дБ. Прототипом заявляемого волноводно-полоскового направленного ответвителя (далее ответвителя) является волноводно-коаксиальный направленный ответвитель по а.с. №1700654. В прототипе элементом связи служит пластина с согласующими переходами на концах, установленная на одной узкой стенке волновода. В предлагаемом изобретении элементом связи служит проводник полосковой линии, длина, поперечные размеры и расположение которого выбираются из условия согласования с коаксиальными выводами, которые одновременно служат и элементами крепления проводника. Непосредственный переход полосковой линии к коаксиальным выводам при одинаковых волновых сопротивлениях не нуждается в дополнительных согласующих переходах, что обуславливает широкополосность и простоту конструкции устройства. Отсутствие механической связи проводника с волноводом позволяет реализовать конструкцию регулируемого направленного ответвителя с одним неподвижным выводом без ухудшения электрических характеристик.

На фиг.1 приведена конструкция ответвителя в разрезе, вид сбоку; на фиг.2 - конструкция регулируемого ответвителя, вид сверху; на фиг.3 - вариант конструкции ответвителя с фиксированной связью и встроенной полосковой нагрузкой.

Ответвитель, конструкция которого приведена на фиг.1, состоит из отрезка прямоугольного волновода 1 с фланцами 2. На утолщенной узкой стенке 3 размещены коаксиальные выводы 5 и 8. Центральные проводники 6 коаксиальных выводов соединены с проводником П-образной формы 7, который вместе с волноводом образует полосковую линию. Ширина W, толщина t проводника и его расстояние S от стенки волновода выбирается из условия согласования полосковой линии с коаксиальными выводами. Коэффициент связи полосковой линии с волноводом при фиксированных размерах проводника (l, W, S, t) и размерах волновода (а и b) нелинейно зависит от угла наклона плоскости проводника к широкой стенке волновода α. Для увеличения пределов изменения угла α, а следовательно, и коэффициента связи вывод 8 смещен к одной из широких стенок волновода. При неподвижном выводе 8 изменение коэффициента связи в регулируемом ответвителе, приведенном на фиг.2, достигается поворотом проводника 7 вместе с развязанным выводом 5 вокруг оси неподвижного вывода 8, для чего вывод 5 размещен на подвижном секторе 4. Для отсчета угла α (или соответствующего ему коэффициента связи) служит шкала 9. При использовании ответвителя с фиксированным коэффициентом связи, например, в волноводном тракте высокого уровня мощности развязанный вывод 5 может быть нагружен на встроенную полосковую нагрузку 10 с крышкой 11, как показано на фиг.3. Заявляемый ответвитель может использоваться в волноводных трактах, измерителях проходящей мощности, измерителях КСВН, в составе многоканальных делителей или разветвителей мощности, в том числе и антенных решетках с частотным сканированием, а также в качестве регулируемого аттенюатора.

Волноводно-полосковый направленный ответвитель, содержащий отрезок прямоугольного волновода, коаксиальные выводы на узкой стенке волновода и элемент связи, расположенный под углом к широким стенкам, отличающийся тем, что элемент связи выполнен в виде проводника полосковой линии, концы которого соединены с центральными проводниками коаксиальных выводов, при этом один коаксиальный вывод размещен на подвижном секторе, поворачивающемся вокруг оси другого.