Меню

Направленный ответвитель делитель мощности

Направленный ответвитель

Предлагаемый направленный ответвитель предназначен для использования в устройстве разделения телевизионных сигналов, принимаемых одной антенной.

Очень часто в практике телевизионного приема возникает ситуация, когда одна антенна принимает несколько телевизионных сигналов, имеющих различный уровень. При подключении к антенне телевизора, качество принимаемого сигнала обычно удовлетворяет потребителя. Оно обеспечивается параметрами телевизионного приемника (чувствительностью, избирательностью, динамическим диапазоном).

Иная ситуация получается, если необходимо усилить сигнал, принимаемый антенной, например, для подачи в систему коллективного приема, когда уровень сигнала из антенны недостаточен для подачи на канальный усилитель. Использование широкополосного усилителя на несколько телевизионных каналов всегда приводит к плачевным результатам. Интермодуляционные искажения в усилителе «забивают» более слабый канал, так что о наличии этого канала остается только догадываться. Наиболее правильным решением в данной ситуации является установка отдельной антенны для каждого канала. Однако во многих случаях установка отдельной антенны невозможна по различным причинам.

Для прояснения дальнейших рассуждений возьмем конкретный пример электромагнитной обстановки. На выходе антенны 3-го ТВ-диапазона имеем:
— уровень 7-го канала — 77 дБмкВ;
— уровень 9-го канала — 52 дБмкВ.

Для подачи сигналов на канальные усилители, их необходимо разделить, а сигнал 9-го канала — дополнительно усилить, так как для большинства канальных усилителей номинальный входной уровень — порядка 70. 80 дБмкВ. Используя широкополосные разветвители с затуханием в прямом направлении по 3,5 дБ, получаем распределение сигналов, приведенное на рис.1.

Как видно из рис.1, деление сигналов получается не совсем удачно, так как уровень сигнала 9-го канала дополнительно падает на 3,5 дБ, и соотношение сигнал/шум ухудшается. Кроме того, подобные разветвители имеют развязку по выходу 22. 26 дБ, что не всегда достаточно для устойчивой работы подобной системы.

Для оптимального решения данной задачи был изготовлен направленный ответвитель по схеме из [1]. Характеристики разделения сигналов приведены на рис.2.

Ответвитель имеет развязку по выходам в рабочем диапазоне частот более 46 дБ, что в значительной степени ослабляет попадание сигналов с выхода на вход канальных усилителей, и тем самым обеспечивается запас устойчивости при большом усилении сигналов. Схема ответвителя приведена на рис. 3.

Катушки L1 и 12 — бескаркасные, они содержат по 4 витка провода ПЭВ-2 00.7 мм, диаметр катушек — 5 мм. Все конденсаторы — типа КД-1 или К10-17. Вход и выходы рассчитаны на подключение нагрузки 75 Ом. Настройка ответвителя производится катушками на максимум переходного затухания между выходами на частоте 7-го канала.

Общая структурная схема формирования сигналов для подачи на канальные усилители приведена на рис.4. Как видно из рис. 4, сигналы 7-го и 9-го каналов, несмотря на разницу в уровнях на выходе антенны, выравниваются приведенным приведенным устройством и приводятся к уровню порядка 70 дБмкВ, которого вполне достаточно для подачи на канальные усилители.

По данной схеме было изготовлено более десятка устройств, которые показали хорошую повторяемость и высокое качество принимаемого сигнала. Такой направленный оветвитель (рис 3.) можно применять в различных устройствах (маломощных приемопередатчиках, сумматорах, смесителях).

Литература: А.Е. Аксенов. Направленный ответвитель на сосредоточенных индуктивных и емкостных элементах. — Радиотехника, 1976, N2.

Радиолюбитель, N 4 2001 г.

Новиков С. Опубликована: 2004 г. 0
Вознаградить Я собрал 0 0

Источник

Направленный ответвитель на ферритовых кольцах Текст научной статьи по специальности « Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY

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

Проведено моделирование и экспериментальное исследование направленного ответвителя с трансформаторами на ферритовых кольцах. Диапазон рабочих частот составляет от 100 до 500 МГц. Моделирование направленного ответвителя проводилось в пакете прикладных программ Microwave Office. Экспериментальное исследование проводилось с помощью векторного анализатора цепей типа «Обзор-103». Получены частотные зависимости рабочего затухания и переходного ослабления . Направленный ответвитель может быть использован в приёмо-передающей и измерительной технике.

Читайте также:  Windows 7 потребляемая мощность

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

Directional coupler on ferrite rings

A simulation and experimental study of a directional coupler with transformers on ferrite rings has been carried out. The operating frequency range is from 100 to 500 MHz. The directional coupler was modeled in the Microwave Office application package. An experimental study was carried out using a vector analyzer of the type «Overview-103». The frequency dependences of the working attenuation and transient attenuation are obtained. The directional coupler can be used in transmitting and measuring technology.

Текст научной работы на тему «Направленный ответвитель на ферритовых кольцах»

Направленный ответвитель на ферритовых кольцах

А.В. Андрианов1, Е.А. Баталова2, Д.Е. Губарев1, А.Н. Зикий2

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

Аннотация: Проведено моделирование и экспериментальное исследование направленного ответвителя с трансформаторами на ферритовых кольцах. Диапазон рабочих частот составляет от 100 до 500 МГц. Моделирование направленного ответвителя проводилось в пакете прикладных программ Microwave Office. Экспериментальное исследование проводилось с помощью векторного анализатора цепей типа «0бзор-103». Получены частотные зависимости рабочего затухания и переходного ослабления. Направленный ответвитель может быть использован в приёмо-передающей и измерительной технике.

Ключевые слова: Направленный ответвитель, рабочее затухание, переходное ослабление, развязка, схема, конструкция.

В приёмо-передающей аппаратуре и измерительной технике широко используется направленные ответвители [1-6]. В дециметровом диапазоне волн используются направленные ответвители на полосковых и микрополосковых линиях [1,2]. В миллиметровом диапазоне волн используются волноводные направленные ответвители [3]. В диапазоне метровых и более длинных волн используются направленные ответвители на сосредоточенных элементах. Объектом исследования в данной работе является направленный ответвитель на ферритовых кольцах [7]. Предметом исследования являются основные характеристики: рабочее затухание, переходное ослабление, направленность.

К направленному ответвителю предъявляются следующие требования:

— диапазон рабочих частот от 100 до 500 МГц;

— рабочее затухание не более 1,5 дБ;

— переходное ослабление 15±1,5 дБ;

— направленность не менее 30 дБ;

— волновое сопротивление 50 Ом;

— соединители — тип III по Г0СТ20265-83, гнездо;

максимально допустимая входная мощность 1 Вт.

Схема и конструкция

Схема НО приведена на рисунке 1, а основные геометрические размеры составных частей — в таблице 1.

Рис. 1. — Принципиальная схема НО

Геометрические размеры НО на ферритовых кольцах

Длина проводника, мм ,а ак ,а Я 5

Позиционное обозначение ни ин Л чд ио в п ° р п м м инин I § 1 Толовом Тр п Наименование

Щ 11 2 0,05 Полосковая линия

11 2 0,05 Полосковая линия

щ 11 2 0,05 Полосковая линия

6 2 0,05 Полосковая линия

ТР1 ТР2 Трансформаторы на ферритовых кольцах

49,9 Резистор балластный, Ом Тип С2-10-0,25

Л»1 Х3 Тип III по ГОСТ20265 Коаксиально-полосковые, переходы

15х40х 1,5 Печатная плата в трех местах соединена с корпусом

На печатной плате расположены 2 ферритовых кольца с обмотками, полосковые линии w1 — w4 и резистор R1 типа С2-10-0,25-49,9 Ом. Этот

резистор помещён в экран цилиндрической формы длиной 7 мм и диаметром 4 мм.

Соединители, выполненные по типу III по ГОСТ20265-83, закреплены на корпусе рамочного типа с помощью гаек. Центральный проводник соединителей x1 — x3 припаян к полосковым линиям w1 — w3 припоем ПОС61. Корпус закрывается двумя металлическими крышками с помощью двух винтов М3. Конструкция не герметична и предназначена для эксплуатации в лабораторных условиях. Фото НО со снятыми крышками можно видеть на рисунке 2.

Читайте также:  Отличие потребляемой мощности от выходной

Рис. 2. — Фото НО со снятыми крышками: а) вид сверху; б) вид снизу

Такие НО используются в составе прибора С4-60 [7]. Широкополосность НО определяется полосой пропускания трансформаторов Тр1, Тр2.

Моделирование НО проводилось в пакете прикладных программ Microwave Office (MWO) [8]. Модель НО представлена на рисунке 3. Рабочее

затухание Б21 из MWO показано на рисунке 4. Переходное ослабление Б31 из MWO можно видеть на том же рисунке.

Рис. 3. — Модель направленного ответвителя в MWO

-10 -11 -12 -13 -14 -15

3-ЕЭ-ЕЭ— -В-ЕЗ-Е 3-ЕЭ-В- -В-В-Е

Рис. 4. — Рабочее затухание (S21) и переходное ослабление (S31) при

моделировании в MWO

Эксперимент проводился на установке, содержащей векторный анализатор цепей типа «Обзор-103», ноутбук, согласованную нагрузку с соединителем типа III, набор кабелей. Для измерения рабочего затухания «Обзор-103» подключался к портам 1 и 2. Для измерения направленности (развязки) «Обзор-103» подключался к портам 2 и 3. Неподключенный к «Обзору-103» вход/выход подключался к согласованной нагрузке. Результаты измерений представлены на рисунках 5-7.

15 ,0 200,0 25 ,0 300,0 35 ,0 40 ,0 450,0

Рис. 5. — Рабочее затухание направленного ответвителя

150,0 200,0 250,0 300,0 350,0 400,0 450,0

Рис. 6. — Переходное ослабление направленного ответвителя

15 ,0 20 ,0 25 ,0 30 ,0 35 ,0 40 ,0 45 ,0

Рис. 7. — Направленность ответвителя в полосе от 100 до 500 МГц

В таблице 2 приведены основные электрические параметры

направленного ответвителя при моделировании и в эксперименте.

Основные параметры ответвителя

Наименование параметра, размерность Задано Моделирование Эксперимент

Диапазон рабочих частот, МГц 100-500 100-500 100-500

Рабочее затухание, дБ 1±0,5 1,3 1,25±0,25

Переходное ослабление, дБ 15±1,5 13,8 14,5±0,7

Волновое сопротивление входа/выходов, Ом 50 50 50

Соединитель по Г0СТ20265-83 Тип III Тип III Тип III

Максимально допустимая входная мощность, Вт 1 — —

Направленность, дБ >30 — 31

Из этой таблицы видно, что все заданные параметры ответвителя достигнуты.

При выполнении данной работы были использованы книги [3-8], статьи [9,10], а также предыдущая работа авторов [1].

1. Андрианов А.В., Губарев Д.Е., Зикий А.Н., Сленчковский В.Г. Направленный ответвитель на связанных полосковых линиях // Инженерный вестник Дона, 2018, № 4 URL:ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2018/5266

2. Пищенко М.Г., Пищенко Д.Г., Мануилов М.Б. Сверхоктавный полосковый направленный ответвитель для работы на высоком уровне мощности // Инженерный вестник Дона, 2018, № 4. URL:ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2018/5239

3. Шаров Г. А. Волноводные устройства сантиметровых и миллиметровых волн. — М.: Горячая линия — Телеком, 2016. — 640 с.

4. Лондон С.Е., Томашевич С.В. Справочник по ВЧ трансформаторным устройствам — М.: Радио и связь, 1984. — 216 с.

5. Шумилин М.С., Козырев В.Б., Власов В.А. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков. Учебное пособие — М.: Радио и связь, 1987. -320 с.

6. Ред Э. Справочное пособие по ВЧ схемотехнике — М.: Мир, 1990. -256 с.

7. Анализатор спектра С4-60. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ЕЭ1.406.05ТО. Часть 2. (Приложения). — 228 с.

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

9. DAS. A.C. A Compact Branch-Line Couper Using Folded Microstrip Lines//Das/ A/C/, L/Murmu, S/Dwari//IEEEMicrow/ WirelessCompon. Lett. Dec/ 2013, V.10, №7, pp.1-3.

10. Tsai, K.-Yu. A miniaturized 3dB branch-line hybrid 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.

1. Andrianov A.V., Gubarev D.E., Zikiy A.N., Slenchkovskiy V.G. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2018, № 4. URL:ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2018/5266

2. Pishchenko M.G., Pishchenko D.G., Manuilov M.B. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2018, № 4. URL:ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2018/5239

Читайте также:  Мощность двигателя стиралки малютка

3. Sharov G.A. Volnovodnye ustroystva santimetrovykh i millimetrovykh voln [Waveguide centimeter and millimeter waves]. M.: Goryachaya liniya Telekom, 2016. 640 p.

4. London S.E., Tomashevich S.V. Spravochnik po VCh transformatornym ustroystvam [Handbook of RF Transformer Devices]. M.: Radio i svyaz’, 1984. 216 p.

5. Shumilin M.S., Kozyrev V.B., Vlasov V.A. Proektirovanie tranzistornykh kaskadov peredatchikov [Transistor Transmit Stage Design]. Uchebnoe posobie M.: Radio i svyaz’, 1987. 320 p.

6. Red E. Spravochnoe posobie po VCh skhemotekhnike[Reference RF circuit design] M.: Mir, 1990. 256 p.

7. Analizator spektra S4-60. Tekhnicheskoe opisanie i instruktsiya po ekspluatatsii [Spectrum analyzer C4-60. Technical specification and maintenance instruction]. EE1.406.05T0 Part 2. (Prilozheniya). 228 p.

Источник



Направленный ответвитель.

Это восьмиполюсник, предназначенный для ответвления части мощности СВЧ во вторичную линию. Направленный ответвитель:

20 дБ – переходное ослабление;

40 дБ – направленность.

Направленный ответвитель – устройство направленной взаимосвязи двух линий: бегущая волна в первичной линии от 1 к 2 вызывает во вторичной линии бегущую волну в том же самом направлении 3-4 – сонаправленный ответвитель, или в противоположном направлении, т.е. 4-3 – противонаправленный ответвитель.

1. Рабочее затухание – отношение мощностей на входе и выходе первичной линии.

2. Переходное ослабление – отношение мощностей на входе первичной линии и связанным с ней входом вторичной линии.

3. Развязка – отношение мощностей на входе первичной линии и на развязанном выходе вторичной линии.

4. Направленность – отношение мощностей на выходе рабочего и нерабочего плеча вторичной линии.

5. Фазовые соотношения направленного ответвителя характеризуют относительную разность фаз напряжений выходного плеча. Различают синфазные, когда Dj = 0; квадратурные, Dj = 90; противофазные, Dj = 180.

Направленные ответвители классифицируют:

1) По виду связи первичной и вторичной линии передачи:

1) с сосредоточенной связью;

2) с распределенной связью;

3) со щлейфной связью.

2. По степени связи: с сильной и слабой связью.

3. По типу используемых линий.

Режим работы определяется коэффициентом передачи К по полю из первичной линии во вторичную.

Идеальная матрица рассеения:

Если коэффициент связи первичной и вторичной линии мал » 1 , тогда во вторичной линии появляются сильно ослабленные волны, а направленный ответвитель может использоваться для индикации режима первичной линии, например, для измерения комплексного коэффициента отражения первичной линии. Если 0

3. Многоэлементные направленные ответвители.

Используется число элементов связи меньше двух. При этом расстояние между ними lв/4 . Переходное ослабление меньше 10 дБ. Направленность – порядка 35 дБ. Используются в широкополосных устройствах.

2.Направленные ответвители на полосковой линии.

Направленный ответвитель на связанных линиях состоит из отрезков линий, связанных электромагнитной связью, причем длина области связи составляет нечетное число lв/4 .

С боковой связью:

С лицевой связью:

В линии 1,2 распространяющаяся волна определяет возникновение в линии 3,4 двух волн, которые в плече 3 складываются синфазно, а в плече 4 – противофазно – направленный ответвитель – противонаправленный.

Расчет параметров S, Wсв, l основывается на значениях волновых сопротивлений двух возникающих волн:

где Z – волновое сопротивление основной линии (например, 50 Ом).

Величина связи между линиями мало зависит от частоты, поэтому, с точки зрения направленности и согласования, такой ответвитель является широкополосным устройством с полосой равной октаве (fв/fн = 2). Количественное значение направленности определяется точностью изготовления и согласованием выходных плеч. Реальная величина направленности – порядка 20 дБ. Величина переходного ослабления, в первую очередь, определяется зазором S между линиями. В полосковых линиях не удается получить переходное ослабление меньше 6 дБ из-за технологических трудностей, т.к. в этом случае S должно быть порядка 10 мкм.

Дата добавления: 2016-01-20 ; просмотров: 7509 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник