Разработка сверхвысокочастотного многофункционального ферритового коаксиального устройства высокого уровня мощности для бортовых ретрансляторов с использованием датчика телеметрии

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.

1. Микаэлян А. Л. Теория и применение ферритов на сверхвысоких частотах. Л.: Госэнергоиздат, 1963. 664 с.

2. Лакс Б., Баттон К. Сверхвысокочастотные ферриты и ферримагнетики. М.: Мир, 1965. 675 с.

3. Гуревич А. Г., Мелков Г. А. Магнитные колебания и волны. М.: Физматлит, 1994. 464 с.

4. 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.1965.1125923

5. Вамберский М. В., Абрамов В. П., Казанцев В. И. Конструирование ферритовых развязывающих приборов СВЧ. М.: Радио и связь, 1982. 136 с.

6. Ильченко К. Ферритовые и диэлектрические резонаторы СВЧ. Киев: Изд-во Киев. ун-та, 1973. 175 с.

7. Helszajn J. The Stripline Circulator. New Jersey: John Wiley & Sons, 2008. 592 p.

8. Linkhart D. K. Microwave circulator design. Norwood: Artech house, 2014. 364 p.

9. Helszajn J. Microwave Polarizers, Power Dividers, Phase Shifters, Circulators, and Switches. New Jersey: John Wiley & Sons, 2018. 352 p.

10. Фельдштейн А. Л. Справочник по элементам полосковой техники. М.: Связь, 1979. 336 с.

11. Дульнев Г. Н., Тихонов С. В. Основы теории тепломассообмена / СПбГУИТМО. СПб., 2010. 93 с.

12. Helszajn J., Tsounis B. Temperature stability of quality factor of junction circulators // IEE Proc. Microw. Antennas Propag. 1995. Vol. 142, № 1. P. 67–70.

13. Pozar D. M. Microwave engineering. New Jersey: John Wiley & Sons, 2005. 700 p.

14. Фуско В. СВЧ цепи. Анализ и автоматизированное проектирование. М.: Радио и связь, 1990. 288 с.

15. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. М.: Бином, 2014. 706 с.