Многофункциональное ферритовое развязывающее устройство

Многофункциональное ферритовое развязывающее устройство

Реферат

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к развязывающим устройствам метрового, дециметрового и сантиметрового диапазонов длин волн, и может быть использовано в качестве функционального узла в приемо-передающих трактах радиотехнических систем для построения невзаимных синфазных делителей (сумматоров) мощности, а также как согласующе-развязывающее устройство.

Известно невзаимное устройство (патент США №5945887, МКИ: H01P 1/383, H01P 1/36 от 31.08.1999) с Y-сочленением в виде системы переплетенных проводников, переплетенных и изолированных между собой, одно из плеч которого согласовано на сопротивление, меньшее по сравнению с другими двумя плечами. Недостатком данного устройства является необходимость в подключении согласующей цепи в виде фильтра нижних частот к одному из выходов невзаимного устройства, что усложняет конструкцию и увеличивает размеры устройства, а также ограниченная функциональность.

Известен вентиль на сосредоточенных элементах (патент США №6822527, МКИ: H01P 1/36 от 23.11.2004) с Y-сочленением из плоских проводников, переплетенных и изолированных между собой, одни концы которых соединены между собой, а другие с согласующими емкостями. В одном из плеч каждый из полосков Y-сочленения соединен с отдельной емкостью, которые имеют различные величины, что позволяет получить широкую полосу рабочих частот в этом плече. Недостатком данного устройства является ограниченная функциональность - расширение полосы рабочих частот только в одном плече.

Известно невзаимное устройство (патент США №6549086 B2, МКИ: H01P 1/36, H01P 1/383 от 15.04.2003) с Y-сочленением из плоских проводников, изолированных между собой, которое может быть соединено с балансной выходной цепью без дополнительного устройства. Недостатком данного устройства является сложность конструкции по сравнению с конструкцией Y-циркуляторов на сосредоточенных элементах и ограниченная функциональность.

Известно невзаимное устройство с тремя портами (патент США №7227427 B2, МКИ: H01P 1/32 от 5.06.2007), которое может быть подключено к балансной цепи без симметрирующего устройства, с Y-сочленением из плоских проводников в виде рамок, изолированных между собой, одни концы которых соединены между собой и корпусом, а другие с согласующими емкостями, при этом выходы, подключаемые к балансной цепи, расположены напротив друг друга. Описанное устройство принято за прототип изобретения. Недостатками данного устройства являются сложная конструкция, имеющая существенные отличия от конструкции Y-циркуляторов на сосредоточенных элементах, и ограниченная функциональность.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание многофункционального развязывающего устройства, имеющего конструкцию с минимальными отличиями от конструкций Y-циркуляторов на сосредоточенных элементах и расширенные функциональные возможности - способность выполнять функции невзаимного синфазного делителя (сумматора) сигнала, а также способность выполнять функцию невзаимного трансформатора активных сопротивлений.

Технический результат достигается тем, что в одном из плеч Y-сочленения из плоских проводников (по два в каждом плече), изолированных между собой, одни концы которых соединены между собой и корпусом, а другие - с согласующими емкостями, ширина проводников одинакова и увеличена относительно проводников в двух других плечах, при этом соответствующие концы плоских проводников, находящиеся рядом, соединены с отдельными согласующими емкостями, величина которых одинакова. Кроме того, для выполнения функции невзаимного трансформатора активных сопротивлений между согласующими емкостями одинаковой величины, соединенными с одними концами плоских проводников увеличенной ширины одного из плеч устройства, установлена перемычка.

На фиг. 1 изображена схема многофункционального ферритового развязывающего устройства (МФРУ), где 1-4 - плечи МФРУ, C1-C4 - согласующие емкости, W1-W6 - плоские проводники, П1 - перемычка.

МФРУ содержит размещенное между двух соосно установленных друг над другом ферритовых элементов, намагниченных до определенной величины с помощью внешнего магнитного поля, Y-сочленение из плоских проводников W1-W6, изолированных между собой, одни концы которых соединены между собой и «корпусом», а другие - с согласующими емкостями C1-C4 (фиг. 1). В одном из плеч ширина плоских проводников W1, W2 одинакова и увеличена относительно ширины проводников W3-W6 в двух других плечах, при этом соответствующие концы расширенных проводников соединены с отдельными согласующими емкостями C3 и C4, величина которых одинакова. Кроме того, для выполнения функции невзаимного трансформатора активных сопротивлений между согласующими емкостями одинаковой величины, соединенными с одними концами плоских проводников увеличенной ширины одного из плеч устройства, установлена перемычка П1.

Работает МФРУ следующим образом. В случае направления циркуляции по часовой стрелке сигнал из плеча 1 поступит в плечо 2 (МФРУ работает в режиме циркулятора), при этом плечи 3, 4 должны быть подключены к согласованным нагрузкам. При поступлении сигнала в плечо 2 он поделится поровну между плечами 3 и 4, то есть МФРУ будет выполнять функцию делителя мощности, при этом плечо 1 должно быть подключено к согласованной нагрузке. При поступлении синфазных сигналов в плечи 3, 4, они сложатся в плече 1, тогда МФРУ будет работать в режиме сумматора мощности, а плечо 2 должно быть подключено к согласованной нагрузке. Смена направления циркуляции (смена направления внешнего магнитного поля) приведет к тому, что в режиме суммирования при поступлении сигналов в плечи 3, 4, выходной сигнал будет поступать в плечо 2. В режиме деления входным плечом будет являться плечо 1, а выходными - 3, 4.

Для реализации функции трансформатора активных сопротивлений между емкостями C3, C4 устанавливается перемычка П1 (фиг. 1.), тогда МФРУ превращается в циркулятор, у которого объединенное плечо 3-4 согласовано на нагрузку в два раза меньше, чем плеч 3 и 4 в отдельности. Направление передачи сигналов в циркуляторе будет соответствовать направлению внешнего магнитного поля.

Изобретение позволяет создавать унифицированные многофункциональные устройства с минимальными отличиями конструкций от Y-циркуляторов, объединяющие функции развязки и деления (сложения) мощности, что позволяет уменьшить габариты приемо-передающих модулей, а также устройство способно выполнять функции циркулятора-трансформатора активных сопротивлений.

1. Многофункциональное ферритовое развязывающее устройство на сосредоточенных элементах с Y-сочленением в виде системы из шести плоских проводников (по два в каждом плече), переплетенных и изолированных между собой, одними концами соединенных между собой и корпусом, а другими - с согласующими емкостями, отличающееся тем, что в плече с плоскими проводниками, ширина которых одинакова и увеличена относительно проводников в двух других плечах, соответствующие концы проводников, находящиеся рядом, соединены с отдельными согласующими емкостями, величина которых одинакова.

2. Устройство по п. 1 отличающееся тем, что между согласующими емкостями одинаковой величины, соединенными с одними концами плоских проводников увеличенной ширины одного из плеч устройства, установлена перемычка.