CC BY
43
УДК 621.372.812
3-дБ КВАДРАТУРНЫЕ НАПРАВЛЕННЫЕ ОТВЕТВИТЕЛИ
ДЛЯ ШИРОКОПОЛОСНЫХ ТРАНЗИСТОРНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ ДЦВ ДИАПАЗОНА
Константин Якубович Аубакиров
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедра специальных устройств, инноватики и метрологии, тел. (383)361-07-31
Владимир Павлович Разинкин
Новосибирский государственный технический университет, 630073, Россия, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, доктор технических наук, профессор кафедры теоретических основ радиотехники, тел. (383)346-08-34
Александр Викторович Макеев
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, аспирант кафедры фотоники и приборостроения, тел. (923)241-85-15, e-mail: makeeffsan@yandex.ru
Представлены результаты разработки и экспериментального исследования 3-дБ квадратурных направленных ответвителей с лицевой связью, выполненных на диэлектрических материалах с t = 0,762 мм и sr = 3,47, а также с t = 1,5 и 2,0 мм и sr = 2,55 .
Ключевые слова: квадратурные направленные ответвители, ДЦВ диапазон, усилители ДЦВ диапазона.
AERIAL DIRECTIONAL COUPLERS FOR BROADBAND TRANSISTOR AMPLIFIERS OF DWB RANGE
Konstantin Ya. Aubakirov
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Ph. D. Associate Professor, Department of Special-purpose Devices, Innovatics and Metrology, phone: (383)361-07-31
Vladimir P. Razinkin
Novosibirsk State Technical University, 20, K. Marx Prospekt, Novosibirsk, 630073, Russia, D. Sc., Professor, Department of Theoretical Foundations of Radio Engineering, phone: (383)346-08-34
Alexander V. Makeev
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Post-graduate student, Department of Photonics and Optical Engineering, phone: (923)241-85-15, e-mail: makeeffsan@yandex.ru
The results of the development and experimental research of 3-dB quadrature directional couplers with a face-to-face connection made on dielectric materials with t = 0,762 mm and s r = 3,47, as well as with, t = 1,5 2,0 mm and sr = 2,55 are presented.
Key words: quadrature directional couplers, DWB range, DWB rangeamplifiers.
Мостовые схемы сложения сигналов транзисторных усилителей основываются на использовании синхфазных, синхфазно-противофазных и квадратурных устройств деления и суммирования мощности [1]. При этом электрическая развязка и согласование входов (выходов) мостового устройства (МУ) приобретает решающее значение для обеспечения качественных показателей усилителей ДЦВ диапазона, в частности, передающих устройств цифрового телевизионного вещания.
Известные усилительные ячейки фирмы «Motorola» использовали квадратурные МУ следующих типов:
- в виде экранированного отрезка двухпроводной линии (рис.1), расположенного в «подвале» пьедестала, на котором смонтирована соответствующая печатная плата;
- на рис. 2 представлен более технологичный вариант выполнения квадратурных МУ, в виде печатного направленного ответвителя (НО) с лицевой связью. При коэффициенте связи между проводниками ксв ^ 0,707 эти квадратурные МУ обеспечивают направленность не хуже 18 ^ 20 дБ в полосе 470 ^ 860 МГц.
Рис. 1. Квадратурный мостовой ответвитель в виде экранированного отрезка
двухпроводной линии
Рис. 2. Печатный квадратурный направленный ответвитель с лицевой связью
Дальнейшие экспериментальные исследования с использованием системы автоматизированного проектирования [2], привели к разработке и исследованию следующих реализаций квадратурных НО:
- на рис. 3, 4 представлены устройства, выполненные на материале Rogers
(f = 0,762 мм и = 3,47 ) обладающим хорошей теплопроводностью и адгезией, при металлизации прошивных отверстий платы, в отличие от материалов,
содержащих фторопласт. При ширине области связи = 3,15 мм плата (рис. 3) настраивается на коэффициент деления - ЗдБ без выводными конденсаторами
С ^ 1,0 пф на плате (рис. 4) сосредоточенные конденсаторы заменены распределенной замедляющей структурой, это потребовало минимальной подстройки, посредством перепайки настроечных площадок. Эти НО широко применялись в
усилительных ячейках ДЦВ диапазона при мощности ^аик 400 Вт на выходе аналогового телевизионного сигнала.
Рис. 3. Квадратурный направленный ответвитель с лицевой связью (вариант 1)
Рис. 4. Квадратурный направленный ответвитель с лицевой связью (вариант 2)
При попытке выполнить на материале Rogers = 1^24 мм и V = ^7) НО для сложения 2-х и более усилительных ячеек, удовлетворительный результат достигнут не был (направленность 5дБ). В то же время для материалов с
, направленность для НО с лицевой связью, при одновременном использовании замедляющей структуры и согласующего перехода с одной сторо-
55
ны печатной платы на другую посредством отрезка копланарной линии, получилась не хуже -_20дБ.
Так на рис. 5, 6 представлены устройства, выполненные на материале
ФАФ-4 = и 2,0 мм при ^г = 2,55) ДрИ ширинах области связи ^ = и
1 ■ =1-^.0 мм эти НО обеспечили суммирование двух и четырех усилительных ячеек, при этом выходная мощность усилительной кассеты (на 4 и 8 транзисторах МЯБ-377) составила Ршк. — 550 и 1100 Вт соответственно.
Рис. 5. Квадратурный направленный ответвитель с лицевой связью, выполненный на материале ФАФ-4 (вариант 1)
Рис. 6. Квадратурный направленный ответвитель с лицевой связью, выполненный на материале ФАФ-4 (вариант 2)
Электрическая прочность таких устройств суммирования и деления зависит от характеристик диэлектрического материала (качественной металлизации в отверстиях и отсутствия проводящих включений).
Мостовые квадратурные НО на ФАФ-4 требуют глубину «подвала» Н -12 мм и экранирующей крышки в районе области связи на такой же высоте.
Лучшая направленность рассмотренных, НО была обеспечена структурами, представленными на рис. 4, 5. Для платы рис. 4 направленность НО не хуже -25 дБ.
Работа выполнена по Госзаданию в рамках проекта «Разработка теоретических основ построения измерительного оборудования для телекоммуникационных систем, содержащего мощные СВЧ аттенюаторы, полосовые фильтры с заданными частотами резекции и микрополосковые печатные антенны». Шифр: 8.6847.2017/БЧ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний / В. В. Заенцев, В. М. Катушкина, С. Е. Лондон, З. И. Модель; под ред. З. И. Моделя. - М. : Сов. Радио, 1980. - 296 с.
2. Разевиг В. Д. Проектирование СВЧ устройств с помощью Microwave Office [Текст] / В. Д. Разевиг, Ю. В. Потапов, А. А. Курушин. - М. : СОЛОН-Пресс, 2003. - 496 с.
REFERENCES
1. Devices for the addition and distribution of powers of high-frequency oscillations. Zaentsev, V. M. Katushkina, S.E. London, Z. I. Model; Ed. Z. I. Model. - Moscow: Sov. Radio, 1980. - 296 p.
2. Razevig V.D. Designing microwave devices using Microwave Office [Text] / V.D. Razevig, Yu.V. Potapov, A.A. Kurushin. - Moscow : SOLON-Press, 2003. - 496 p.
© К. Я. Аубакиров, В. П. Разинкин, А. В. Макеев, 2018
