Диссипатор

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61} Дополнительное к авт. саид-ву—

{22} Заявлено 150673(21} 1931999/18-09

z присоединением заявки ) о (23} Приоритет(51)м. КЛ,2

Н 01 P 1/26

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (- З)- 4){ 621.372. . 852.8 55 (088 .8) Опубликовано 2511.79, Бюллетень N9 43

Дата опубликования описаиия 2711.79 (72) Авторы изобретеиий

Н. Глушкина и E. A. Чехарин (71) Заявитель (54) ШИРОКОПОЛОСНАЯ НАГРУЗКА СВЧ

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в устройствах для поглощения высокочастотной мощности радиопередающих устройств и различных устройств измери-;

5 тельной техники СВЧ диапазона.

Известны широкоплосные нагрузки СВЧ, .выполненные в виде сочетания реэис-. - 0 тивных элементов и компенсирующего трансформатора.

Наиболее близким к данному техническим решением является широкополос.ная нагрузка СВЧ, состоящая иэ тонко=15 пленочного цилиндрического резистора и коаксиального с ним компенсирукяцего .;ступенчатого трансформатора, коротко- . эамкнутого с одной стороны и разомкнутого с другой. 20

Диапазон согласования этой нагрузки ограничен. верхней частотой, при которой геометрическая длина т резистивной пленки резистора, равная длине компенсирующего трансформатора, не,25 превышает 6 0,46Л.

В связи с этим предельная рабочая частота нагрузки при коэффциенте бегу щей волны КБВ >0,9 определяется соотношением Л > 2, 2 . 30

Здесь Э-- минимальная длина волны.

Следовательно, чем длиннее резистор, тем уже частотный диапазон, в котором обеспечивается требуемое согласование.

Так, для нагрузок большой мощности (50 кВт и больше), имеющих большую длину резистивной пленки (около 50см), предельная рабочая частота не превышает 300 МГц, а при КБВ 30,98-150 МГц.

В результате реализация широкополосной нагрузки, например, мощностью

50 кВт для частот выше 300 МГц и получение прецизионного согласования на частотах выше 150, МГц оказывается невозможным. Это вынуждает на более высоких частотах снижать величину рассеиваемой высокочастотной мощности и применять нагрузки меньшей мощности.

Так, например„на частотах до 500 МГц предельная рассеиваемая нагрузкой мсщ" ность не превышает 20 кВт (при КБВ >

>0,9).

Цель изобретения — увеличение рассеиваемой мощности.

С этой целью компенсирующий трансформатор выполнен из трех ступеней, причем длина каждой ступени, считая от короткозамкнутой, составляет соответственно О, 27- О, 288; О,- 36- О, 44 и

0 29-0, 317 длины реэистивного слоя

650457

Резистора, а волновые сопротивления этих ступеней выбраны из условия

4 Ь,з98-8,35

2 1,936-Я,05 )

R

),o9- ЦЗЬ76 гед R — сопротивление резистора.

На фиг. 1 изображена предлагаемая широкополосная нагрузка СВЧ; на фиг. )P

2 — сравнительные частотные характеристики предлагаемой и известной нагрузки.

Предлагаемая нагрузка СВЧ, связанная с питающим фидером основной передающей леонии 1, состоит из тонкопленочного цилиндрического резистора 2 и коаксиальногo с ним компенсирующего трансформатора 3, имеющего короткоэамкнутую 4, среднюю 5 и разомкнутую б ступени.

Широкополосная нагрузка СВЧ действует следующим образом.

Известно, что согласование тонкопленочного цилиндрического резистора

2 с основной передающей линией 1 существенно определяется конструкцией окружающего его металлического экрана — компенсирующего. трансформатора

3. Для мощных нагрузок применяют исключительно ступенчатый компенсирующий трансформатор, позволяющий наиболее удачно сочетать систему согласования с принудительным теплоотвОдом от поглощающего слоя путем водяного или воздушного охлаждения.

В качестве параметра характериэую) щего частотный диапазон СВЧ нагрузки, обычно берут отношение длины реэистивной пленки 5 резистора к длине волны

Чем больше это отношение при ми- 40 нимально допустимом значении КБВ, тем больший частотный диапазон имеет СВЧ нагрузка. Причем, чем длиннее резистор, тем большую мощность он мсжет рассеять.

Диапазон СВЧ нагрузки существенно 45 зависит от числа ступеней компенсирую-, .щего трансформатора.

Трехступенчатый компенсирующий трансфсрматор в отличие от двухступенчатого имеет пять независимых параМетров согласования.

В качестве этих параметров приняты где W — волновое сопротивление пита- бО ющего фидера;

R — сопротивление резистора 2, равное Wo, Ы - волновое сопротивление корот( козамкнутой ступени 4; .65

W — волновое сопротивление сред2. ней ступени 5;

W — волновое сопротивление раэом3 кнутой ступени б;

Et — длина ступени 4;

E — длина реэистивной пленки резистора 2;

E — длина ступени 51 — длина ступени б.

Ниже приводятся варианты значений параметров согласовани я, которые были получены в результате анализа и синтеза входного импеданса короткоэамкнутой коаксиальной линии с потерями.

Для настройки и регулировки, например телевизионных радиопередатчиков, для обеспечения надлежащей работы уравнительных мостов и мостов сложения мощнос т вй,филь тров гармоник, ра зделительных фильтров, .для балластирования входа модулируемых каскадов и т.д., а также для различных контрольно-измерительных целей применяют СВЧ нагрузки с двумя уровнями согласования, а именно KBB 0,9 и КБВ > 0,98-0,99. Для предложенной конструкции найдены варианты решений, обеспечивающие указанные уровни.

Если длина средней ступени 5 взята в пределах а = О, 366-0, 392, а ступеней 4 и б а) = а = 0,317-0,304 при уменьшении волновых сопротивлений ступеней 4,5 и б относительно волнового сопротивления питающего фидера и номинала сопротивления резистора 2 до ве- личинн

1 6,398

> к

2 1)9622

Х

3 1 13Ь76 то КБВ будет выше 0,9 во всем диапазоне от нулевой частоты вплоть до максимальной частоты, при которой Р=— е

=0,87 — 0Ä92. Один из вариантов этого случая дан на фиг. 2, кривая I (а4 =, = а3 = 0,317, a = О 366, hq = 6,398;

11 = 1,9622, hq — — 1,13676), Таким образом, предложенная нагрузка СВЧ позволяет расширить верхнюю границу рабочего диапазона 20 кВт в

2 раза по сравнению с прототипом, доведя ее до 1000 МГц, и увеличить предельную рассеиваемую мощность при частоте 500 МГц в 2,5 раза доведя ее до

50 кВт (предельная частота 50 кВт СВЧ нагрузки — 600 МГц).

Для прецизионных широкополосных нагрузок СВЧ, когда КБВ должен быть выше 0,98, длины ступеней 4, 5 и б следует брать разными и в определенных пределах: а2 = 0,414 — 0,44, а = 0,270)288 к)а 3= 0,29-0,31,причемn

7,945 — 8,85, h = 1,936 — 2, 05 и

h > = 1,09 — 1.11. б 504 57

В этом случае предельная частота определяется р = 0,5 — 0,65 (3, =1,5420) . Один иэ вариантов этого случая представлен на фиг. 2, кривая 11 (а = 0,286, а2= 0,414, аз= 0 3, 1 = 8, 1 2 = 1,98, 1 э = 1,107) . Для сравнения на фиг. 2 показаны соответствующие кривые Ig и 1У в качестве частотных характеристик устройства-прототипа .

Таким образом, предложенная нагруэ 4О ка СВЧ повышает точность согласования на всех частотах работы и, кроме того, расшйряет диапазон прецизионного согласования в 2,6 раза по сравнению с прототипом.

Для СВЧ нагрузок средней мощности (десятки, сотни ватт) вопрос о предельНой рабочей частоте по существу сниМается, так как предлагаемая нагруэКа обеспечивает требуемое согласование на всех частотах применения коаксиаль-2() ных линий. . Яапример,рабочий диапазон предлагаемой прецизионной широкополосной нагрузки СВЧ с резистором типа МОУ-5Вт, имеющего длину резистивной пленки 25

50 мм, составляет более 3500 МГц (фиг. 2).

Таким образом, расширен рабочий диапазон нагрузки по сравнению с прототипом в 2 раза при KBB 0,9 и 2,6 ра-30 эа при КБВ >0,98 (рабочий диапазон, например, 20 кВт нагрузки для телевизионных радиостанций превышает 5 октав ); повышена точность согласования на всех частотах работы; увеличе- 35 на величина рассеиваемой мощности в

2,5 раза по сравнению с прототипом (например, при частоте 500 МГц предлагаемый диссипатор позволяет рассеивать мощность в 50 кВт вместо 20 кВт у прототипа) .

Кроме того, реализация предложенных многооктавных прецизионных устройств сведет к минимуму номенклатуры и откроет широкую дорогу к унификации.

Формула изобретения широкополосная нагрузка СВЧ, состоящая из тонкопленочного цилиндрического резистора и коаксиального с ним компенсирующего ступенчатого трансформатора, короткозамкнутого с одной стороны и разомкнутого с другой, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения рассеиваемой мощности, компенсирующий трансформатор выполнен из трех ступеней, причем длина каждой ступени, считая от короткоэамкнутой, составляет соответственно 0,27-0,288;

0,36-0,44 и 0,29-0,317 длины резистивного слоя резистора, а волновые сопротивления этих ступеней выбраны исходя из условия

2 4936-2,О5 где R — сопротивление резистора. ь50457 оео

1д

ojo

OS

1 о юr o,г ие а» gs oz о цв оо

4oua. е

Заказ 7070/2 Тираж 923 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филйал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель И. Горелова

Редактор Е. Месропова Техред С. Мигай Корректор. Н, Стец