radioelectronicsИзвестия высших учебных заведений России. РадиоэлектроникаJournal of the Russian Universities. Radioelectronics1993-89852658-4794Saint Petersburg Electrotechnical University10.32603/1993-8985-2025-28-4-99-108radioelectronics-1055Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА СВЧMICROWAVE ELECTRONICSРазработка сверхвысокочастотного многофункционального ферритового коаксиального устройства высокого уровня мощности для бортовых ретрансляторов с использованием датчика телеметрииDevelopment of a High Power Ultra High Frequency Multifunctional Ferrite Coaxial Device with a Telemetry Sensor for Onboard RepeatersФадеевК. К.FadeevK. K.

Фадеев Константин Константинович – инженер по специальности "Электронные приборы и устройства"(2009, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина)), начальник лаборатории 

ул. Цветочная, д. 25, к. 3, лит. Б, Санкт-Петербург, 196006

Konstantin K. Fadeev – Engineer in Electronic Devices and Systems (2009, Saint Petersburg ElectrotechnicalUniversity), the Head of the Laboratory

25, build. 3, let. B, Tsvetochnaya St., St Petersburg 196006

fadeev-k-k@yandex.ruКислицынВ. М.KislitsynV. M.

Кислицын Вадим Михайлович – магистр по специальности "Электроника и наноэлектроника" (2018, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина)), ведущий инженер лаборатории

ул. Цветочная, д. 25, к. 3, лит. Б, Санкт-Петербург, 196006

Vadim M. Kislitsyn – Master in Electronics and Nanoelectronics (2018, Saint Petersburg Electrotechnical University), the Lead Engineer of the Laboratory

25, build. 3, let. B, Tsvetochnaya St., St Petersburg 196006

kislicyn-vadim@yandex.ruАО «НИИ "Феррит-Домен"»РоссияFerrite-Domen Scientific Research InstituteRussian Federation20250910202528499–108Copyright © Фадеев К.К., Кислицын В.М., 20252025Фадеев К.К., Кислицын В.М.Fadeev K.K., Kislitsyn V.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://re.eltech.ru/jour/article/view/1055

Введение. Ферритовые развязывающие устройства широко используются в составе различных приемопередающих трактов космического применения. Компоновка составных узлов современных систем спутниковой связи уплотняется, поэтому для них предпочтительно применять комбинированные устройства, способные заменить несколько различных приборов. Таким образом, актуальна задача создания многофункциональных ферритовых устройств, способных выполнять дополнительные функции помимо развязки СВЧ-сигнала.Цель работы. Создание многофункционального устройства, рассчитанного на высокий уровень мощности (ВУМ) СВЧ-сигнала. Разработка датчика телеметрии, позволяющего в режиме реального времени получать с указанного в технической документации интерфейса прибора значение постоянного напряжения, пропорциональное мощности, поступающей во встроенную нагрузку устройства.Материалы и методы. Расчеты проводились в специализированных системах автоматизированного проектирования для электродинамического и теплового моделирования. Измерения и испытания на ВУМ проводились на материально-технической базе АО «НИИ "Феррит-Домен"».Результаты. Создан многофункциональный прибор со встроенным датчиком телеметрии отраженной мощности. Датчик реализован исключительно на пассивных компонентах, и полученное устройство не требует внешнего источника питания. Значение постоянного напряжения на выходе датчика не более 4.5 В. Получена требуемая зависимость выходного напряжения от отраженной мощности. Прибор обладает повышенной надежностью, соответствующей требованиям современных систем космического применения. Коэффициент стоячей волны по напряжению входа/выхода прибора не превышает 1.25, прямые потери составляют не более 0.35 дБ, а обратные – не менее 20 дБ.Заключение. Разработанный многофункциональный прибор соответствует современным требованиям к электронной компонентной базе космического применения. Реализованный в его составе датчик отраженной мощности не имеет аналогов в мире. Полученные результаты и наработки могут послужить основой для последующего создания аналогичных приборов на различные частоты и уровни СВЧ-мощности.

Introduction. Ferrite non-reciprocal devices are widely used in various space qualified transmit/receive modules. The layout of modern satellite communication systems is becoming more compact, which requires multifunctional devices capable of replacing several different components. Thus, the creation of hybrid ferrite devices capable of performing additional functions along with microwave signal isolation represents a relevant research task.Aim. Creation of a multifunctional hybrid device for high RF power. Development of a telemetry sensor capable of providing a DC voltage value proportional to the level of reflected power.Materials and methods. Calculations were performed in specialized CAD systems for electrodynamic and thermal analysis. Measurements and tests on high RF power were performed using the facilities of the Ferrite-Domen Scientific Research Institute.Results. A multifunctional ferrite device with a built-in reflected power telemetry sensor is developed. The sensor is implemented exclusively on passive components; the hybrid device does not require an external power source. The DC voltage value at the sensor output does not exceed 4.5 V. The required dependence of the output voltage on the reflected power value is obtained. The device exhibits increased reliability, meeting the requirements of modern space application systems. Its input/output VSWR does not exceed 1.25, with the insertion and isolation losses being no more than 0.35 dB and no less than 20 dB, respectively.Conclusion. The developed multifunctional device meets modern requirements for space electronic components. The implemented reflected power sensor has no analogues in the world. The obtained results can serve as a basis for the creation of similar devices for different frequencies and power levels

СВЧферритвентильтелеметриядетекторUHFf erriteisolatortelemetrypower sensorReferencesМикаэлян А. Л. Теория и применение ферритов на сверхвысоких частотах. Л.: Госэнергоиздат, 1963. 664 с.Mikajeljan A. L. Teorija i primenenie ferritov na sverhvysokih chastotah [Theory and Application of Ferrites at Microwave Frequencies]. Leningrad, Gosenergoizdat, 1963, 664 p. (In Russ.)Лакс Б., Баттон К. Сверхвысокочастотные ферриты и ферримагнетики. М.: Мир, 1965. 675 с.Lax B., Button K. J. Microwave Ferrites and Ferrimagnets. New York, McGraw-Hill, 1962, 752 p.Гуревич А. Г., Мелков Г. А. Магнитные колебания и волны. М.: Физматлит, 1994. 464 с.Gurevich A. G., Melkov G. A. Magnitnye kolebanija i volny [Magnetic Oscillations and Waves]. Moscow, Physmathlit, 1994, 464 p. (In Russ.)Fay C. E., Comstock R. L. Operation of the Ferrite Junction Circulator // IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques. 1965. Vol. 13, iss. 1. P. 15–27 doi: 10.1109/TMTT.1965.1125923Fay C. E., Comstock R. L. Operation of the Ferrite Junction Circulator. IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques. 1965, vol. 13, iss. 1, pp. 15–27. doi: 10.1109/TMTT.1965.1125923Вамберский М. В., Абрамов В. П., Казанцев В. И. Конструирование ферритовых развязывающих приборов СВЧ. М.: Радио и связь, 1982. 136 с.Vamberskij M. V., Abramov V. P., Kazancev V. I. Konstruirovanie ferritovyh razvjazyvajushhih priborov SVCh [Design of Ferrite Microwave De-coupling Devices]. Moscow, Radio and communications, 1982, 136 p. (In Russ.)Ильченко К. Ферритовые и диэлектрические резонаторы СВЧ. Киев: Изд-во Киев. ун-та, 1973. 175 с.Il'chenko K. Ferritovye i dielektricheskie rezonatory SVCH [Ferrite and Dielectric Microwave Resonators]. Kiev, Izdatel'stvo Kievskogo universiteta, 1973, 175 p. (In Russ.)Helszajn J. The Stripline Circulator. New Jersey: John Wiley & Sons, 2008. 592 p.Helszajn J. The Stripline Circulator. New Jersey, John Wiley & Sons, Inc, 2008, 592 p.Linkhart D. K. Microwave circulator design. Norwood: Artech house, 2014. 364 p.Linkhart D. K. Microwave Circulator Design. Norwood, Artech house, 2014, 364 p.Helszajn J. Microwave Polarizers, Power Dividers, Phase Shifters, Circulators, and Switches. New Jersey: John Wiley & Sons, 2018. 352 p.Helszajn J. Microwave Polarizers, Power Dividers, Phase Shifters, Circulators, and Switches. New Jersey, John Wiley & Sons, 2018, 352 p.Фельдштейн А. Л. Справочник по элементам полосковой техники. М.: Связь, 1979. 336 с.Fel'dshtejn A. L. Spravochnik po elementam poloskovoj tekhniki [Handbook of Strip Technology Elements]. Moscow, Svyaz', 1979, 336 p. (In Russ.)Дульнев Г. Н., Тихонов С. В. Основы теории тепломассообмена / СПбГУИТМО. СПб., 2010. 93 с.Dul'nev G. N., Tihonov S. V. Osnovy teorii teplomassoobmena [Fundamentals of Heat and Mass Transfer Theory]. SPb, SPbGUITMO, 2010, 93 p. (In Russ.)Helszajn J., Tsounis B. Temperature stability of quality factor of junction circulators // IEE Proc. Microw. Antennas Propag. 1995. Vol. 142, № 1. P. 67–70.Helszajn J., Tsounis B. Temperature Stability of Quality Factor of Junction Circulators. IEE Proc. Microw. Antennas Propag. 1995, vol. 142, no. 1, pp. 67–70.Pozar D. M. Microwave engineering. New Jersey: John Wiley & Sons, 2005. 700 p.Pozar D. M. Microwave engineering. New Jersey, John Wiley & Sons, 2005, 700 p.Фуско В. СВЧ цепи. Анализ и автоматизированное проектирование. М.: Радио и связь, 1990. 288 с.Fusco V. Microwave Circuits. Analysis and Computer-Aided Design. New Jersey, Prentice-Hall Intern., 1987, 358 p.Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. М.: Бином, 2014. 706 с.Horowitz P., Hill W. The Art of Electronics. Cambridge, Cambridge Academ, 2015, 1220 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.