Научная статья на тему 'Делитель мощности на основе 4-х шлейфного квадратурного моста'

Делитель мощности на основе 4-х шлейфного квадратурного моста Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
542
65
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
POWER DIVIDER / DIRECTIONAL COUPLER / PLUME BRIDGE / AMPLITUDE-FREQUENCY CHARACTERISTIC / LOSSES / UNEVENNESS / ДЕЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ / НАПРАВЛЕННЫЙ ОТВЕТВИТЕЛЬ / ШЛЕЙФОВЫЙ МОСТ / АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА / ПОТЕРИ / НЕРАВНОМЕРНОСТЬ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Андрианов А. В., Губарев Д. Е., Зикий А. Н., Сленчковский В. Г.

В статье проведено исследование делителя мощности 10-сантиметрового диапазона. Даны описание схемы и конструкции делителя мощности на воздушнополосковой линии передачи. Проведен анализ амплитудно-частотных характеристик делителя мощности в прямом и боковом плечах с помощью пакета Microwave Office. Экспериментально исследован макет делителя мощности, получены следующие результаты: в полосе от 2.4 до 3,7 ГГц потери не превышают 4,3 дБ, а неравномерность не превышает 1,7 дБ.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Андрианов А. В., Губарев Д. Е., Зикий А. Н., Сленчковский В. Г.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The power divider based on 4 slavnogo quadrature bridge

The article studies the power divider of 10-centimeter range. A description of the scheme and design of the power divider on the air-strip transmission line. The analysis of the amplitude-frequency characteristics of the power divider in the forward and lateral shoulders with the help of the Microwave Office package is carried out. The model of the power divider is experimentally studied, the following results are obtained: in the band from 2.4 to 3.7 GHz, losses do not exceed 4.3 dB, and the unevenness does not exceed 1.7 dB.

Текст научной работы на тему «Делитель мощности на основе 4-х шлейфного квадратурного моста»

Делитель мощности на основе 4-х шлейфного квадратурного моста

112 1 А.В. Андрианов , Д.Е. Губарев , А.Н.Зикий , В.Г.Сленчковский

1 Таганрогский научно-исследовательский институт связи, Таганрог 2 Южный Федеральный Университет, Таганрог

Аннотация: в статье проведено исследование делителя мощности 10-сантиметрового диапазона. Даны описание схемы и конструкции делителя мощности на воздушно-полосковой линии передачи. Проведен анализ амплитудно-частотных характеристик делителя мощности в прямом и боковом плечах с помощью пакета Microwave Office. Экспериментально исследован макет делителя мощности, получены следующие результаты: в полосе от 2.4 до 3,7 ГГц потери не превышают 4,3 дБ, а неравномерность не превышает 1,7 дБ.

Ключевые слова: Делитель мощности, направленный ответвитель, шлейфовый мост, амплитудно-частотная характеристика, потери, неравномерность.

Делители мощности и направленные ответвители (далее ДМ и НО) широко используются в приемно-передающей аппаратуре СВЧ для деления и суммирования мощности радиосигналов [1]. В том числе широко используются ДМ и НО на основе квадратурных мостов. Наиболее широко используются двухшлейфные ДМ и НО. Реже используются трехшлейфные ДМ и НО, и совсем редко четырех шлейфные.

Объектом исследования в данной работе является 4-х шлейфный ДМ. Его достоинством является более широкая полоса пропускания по сравнению с двух- и трехшлейфными ДМ. Недостатком такого ДМ является сложность реализации крайних высокоомных шлейфов [1].

Целью работы является моделирование и экспериментальное исследование ДМ с малыми потерями и неравномерностью АЧХ.

Схема и конструкция

Схема ДМ приведена на рис. 1. Из этого рисунка видно, что ДМ состоит из 4-х шлейфного квадратурного моста, согласованной нагрузки и

трех коаксиально-полосковых переходов по типу IV ГОСТ 20265 [2]. ДМ выполнен в корпусе чашечного типа с внутренним размером 117х73х9 мм. Для размещения согласованной нагрузки корпус имеет отсек размером 44х25х9 мм. В этом отсеке расположены два поглощающих клина из ферроэпоксида.

Рис. 1. - Схема делителя мощности

На рис. 2 представлено фото ДМ со снятой крышкой.

Рис. 2. - Фото делителя мощности со снятой крышкой

Основные геометрические размеры ДМ приведены в таблице 1. Корпус ДМ выполнен из латуни методом фрезерования. Внутренние поверхности ДМ покрыты серебром. Пайка деталей моста и соединителей проведена оловянно-свинцовым припоем. Снаружи ДМ покрыт темно-серой эмалью.

Таблица № 1

Геометрические размеры ДМ

Позиционное обозначение Длина, мм Ширина, мм Толщина, мм

W1 20 11.6 1

W2 20 11.6 1

W3 25 0.4 0.4

W4 22.5 11.6 1

W5 25 11.6 1

W6 25 4.4 1

W7 25 11.6 1

W8 25 11.6 1

W9 25 4.4 1

W10 25 11.6 1

W11 25 11.6 1

W12 25 0.4 0.4

W13 20 11.6 1

W14 20 11.6 1

Моделирование

Моделирование проводилось в среде МWO [4, 3]. Модель ДМ показана на рис. 3. Крайние шлейфы, выполненные в виде проволочек диаметром 0,4 мм, заменены в модели индуктивностью 25 нГн. АЧХ прямого канала ДМ представлена на рис. 4. Из этого рисунка можно сделать вывод, что в полосе от 2,4 до 3,7 ГГц потери не превышают 4,2 дБ, а неравномерность АЧХ - не более 2 дБ. Модель ДМ для анализа бокового канала изображена на рис. 5. АЧХ бокового канала можно видеть на рис. 6, откуда видно, что потери не превышают 4,1 дБ в полосе от 2,4 до 3,7 ГГц.

:

Рис. 3. - Модель делителя мощности для анализа прямой ветви

Рис. 4. - АЧХ прямой ветви делителя мощности из MWO

Рис. 5. -Модель делителя мощности для анализа боковой ветви

-A-DB(|S(2,1)|) Schematic 1

2000 2500 3000 3500 4000

Frequency (MHz)

Рис. 6. - АЧХ боковой ветви делителя мощности из MWO

Эксперимент

Эксперимент проводился на установке, содержащей векторный анализатор цепей типа РКЛ-Ь согласованную нагрузку, комплект кабелей и переходов типа Э2-113/4. На рис. 7 можно видеть коэффициент передачи ДМ в прямом плече. Рис. 8 иллюстрирует зависимость коэффициента передачи от частоты в боковом плече.

Рис. 7. - АЧХ делителя мощности в канале вход-выход 1

Рис. 8. - АЧХ делителя мощности в канале вход-выход2

Выводы

Основные параметры ДМ, полученные при моделировании и в эксперименте, сведены в таблицу 2.

Таблица 2

Основные параметры ДМ

Наименование параметра, Задано Моделирование Эксперимент

размерность

Максимальные потери в канале 4,3 3,4 4,3

вход-выход 1 в полосе рабочих

частот от 2,4 до 3,7 ГГЦ, дБ

Максимальные потери в канале 4,3 4,1 4,3

вход-выход2 в полосе рабочих

частот от 2,4 до 3,7 ГГц, дБ

Максимальная неравномерность 2 1 1,5

потерь в канале вход-выход 1 в

полосе рабочих частот от 2,4 до 3,7 ГГц, дБ

Максимальная неравномерность 2 0,9 1,7

потерь в канале вход-выход2 в

полосе рабочих частот от 2,4 до 3,7 ГГц, дБ

Волновое сопротивление портов, Ом 50 50 -

Из этой таблицы видно, что заданные параметры ДМ достигнуты. При проведении данного исследования были полезными работы [5-10].

Литература

1. Маттей Д.Л., Янг. Л., Джонс Е.М.Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. Том 2. - М.: Связь, 1972. -496 с.

2. Радиоизмерительная аппаратура СВЧ и КВЧ. Узловая и элементная базы. Под ред. А.М.Кудрявцева. М.: Радиотехника,2006. -208 с.

3. Бахвалова С. А., Романюк В. А. Основы моделирования и проектирования радиотехнических устройств в Microwave Office.Учебное пособие -M.: Солон-Пресс, 2016. -152 с.

4. Разевиг В.Д., Потапов Ю.В., Курушин А.А. Проектирование СВЧ устройств с помощью Microwave Office. -M.: Солон-Пресс, 2003. -496 с.

5. Летавин Д. А. Миниатюрные конструкции микрополосковых мостовых устройств. Известия Самарского научного центра РАН. 2016. том 18. №2 (3), с. 917-921.

6. DAS. А.С. A Compact Branch-Line Couper Using Folded Microstrip Lines // Das. A/C/. L/ Murmu. S/ Dwari // IEEE Microw. Wireless Compon. Lett. Dec/ 2013, V.10. №7, pp. 1-3.

7. Tsai, K.-Yu. A miniaturized 3dB branch-line hibrid coupler with harmonics suppression // K.-Yu Tsai. H.-Sh. Yang, j. -H. Chen, Yi-j.E. Chen // IEEE Microw. Wireless Compon. Lett. Oct. 2011. V.21, №. 10, pp. 537-539.

8. Светличный Ю.Н., Воробьевский Е.М. Справочник по расчету элементов СВЧ на симметричных полосковых линиях. -М.: НИИЭИР, 1973. -84 с.

9. Андрианов А.В., Зикий А.Н., Пустовалов А.И. Моделирование и экспериментальное исследование трактового фильтра на встречных

стержнях. // Инженерный вестник Дона, 2016, №4. URL:ivdon.ru/ru/magazine/archive/N4y2016/3778

10. Андрианов А.В., Быков С.А., Зикий А.Н., Пустовалов А.И. Моделирование и экспериментальное исследование трактового фильтра сантиметрового диапазона. // Инженерный вестник Дона, 2017, №1. URL:ivdon.ru/ru/magazine/archive/N1y17/4042

References

1. Mattej D.L., YAng. L., Dzhons E.M.T. Fil'try SVCH, soglasuyushchie cepi i cepi svyazi [Microwave filters, matching circuits and communication circuits]. Tom 2. M.: Svyaz', 1972. 496 p.

2. A.M.Kudryavceva. M.: Radiotekhnika, 2006. 208 p.

3. Bahvalova S.A., Romanyuk V.A. Osnovy modelirovaniya i proektirovaniya radiotekhnicheskih ustrojstv v Microwave Office.Uchebnoe posobie M.: Solon-Press, 2016. 152 p.

4. Razevig V.D., Potapov YU.V., Kurushin A.A. Proektirovanie SVCH ustrojstv s pomoshch'yu Microwave Office [Fundamentals of modeling and design of radio devices in Microwave Office.Textbook]. M.: Solon-Press, 2003. 496 p.

5. Letavin D.A. Izvestiya Samarskogo nauchnogo centra RAN. 2016. tom 18, №2 (3), pp. 917-921.

6. DAS. A.S. A Compact Branch-Line Couper Using Folded Microstrip Lines Das. AC. L Murmu. S Dwari IEEE Microw. Wireless Compon. Lett. Dec 2013, V.10. №7, pp. 1-3.

7. Tsai, K.-Yu. A miniaturized 3dB branch-line hibrid coupler with harmonics suppression K. Yu Tsai. H.-Sh. Yang, j. H. Chen, Yi-j.E. Chen IEEE Microw. Wireless Compon. Lett. Oct. 2011. V.21, №. 10, pp. 537-539.

8. Svetlichnyj YU.N., Vorob'evskij E.M. Spravochnik po raschetu ehlementov SVCH na simmetrichnyh poloskovyh liniyah [The basics modelir Reference for

calculation of microwave elements on a symmetric strip lines]. M.: NIIEHIR, 1973. 84 p.

9. Andrianov A.V., Zikij A.N., Pustovalov A.I. Modelirovanie i ehksperimental'noe issledovanie traktovogo fil'tra na vstrechnyh sterzhnyah. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2016, №4.

URL:ivdon.ru/ru/magazine/archive/N4y2016/3778

10. Andrianov A.V., Bykov S.A., Zikij A.N., Pustovalov A.I. Modelirovanie i ehksperimental'noe issledovanie traktovogo fil'tra santimetrovogo diapazona. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2017, №1.

URL:ivdon.ru/ru/magazine/archive/N1y17/4042

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.