МИКРОПОЛОСКОВЫЙ КОРРЕКТОР АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ
MICROSTRIP CORRECTOR OF AMPLITUDE-FREQUENCY CHARACTERISTICS

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться для выравнивания амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) трактов СВЧ.
Известен амплитудный корректор (авторское свидетельство СССР №1592884 от 15.09.90 г.), содержащий диэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещено металлизированное основание, а на другой расположен первый проводник, концы которого являются входом и выходом, и второй проводник, подключенный одним концом к первому проводнику через резистор и разомкнутый на другом конце, а в металлизированном основании выполнена полуволновая щель, короткозамкнутая на концах и размещенная вдоль оси второго проводника. Корректор имеет сложную конструкцию, обусловленную использованием щелевой линии. Требуется свободное пространство с обеих сторон платы, что увеличивает габариты устройства.
Известен управляемый микрополосковый корректор наклона АЧХ (патент РФ №2238605, приоритет 27.05.2003), содержащий входную и выходную линии, а также четвертьволновый отрезок связанных линий, в диагональные плечи которого включены первый и второй короткозамкнутые четвертьволновые резонаторы, выполненные в виде микрополосковых шлейфов, первый и второй p-i-n диоды, первый и второй дроссели. При этом первый p-i-n диод включен между первым диагональным плечом четвертьволнового отрезка связанных линий и первым резонатором, второй p-i-n диод включен между вторым диагональным плечом четвертьволнового отрезка связанных линий и вторым резонатором, первый вывод первого дросселя подключен к аноду первого p-i-n диода, а второй является входом первого управляющего напряжения, первый вывод второго дросселя подключен к аноду второго p-i-n диода, а второй является входом второго управляющего напряжения.
Здесь p-i-n диоды выполняют роль резисторов, сопротивление которых управляется напряжением, однако в большинстве случаев, например для СВЧ трактов, состав которых не меняется, регулировка величины коррекции не требуется и диоды можно рассматривать как постоянные резисторы.
Недостатком известного корректора является ограничение по рабочему диапазону частот величинами частот, где четвертьволновый отрезок связанных линий является трехдецибельным ответвителем, т.е порядка октавы. Кроме того, корректор имеет сложную конструкцию и большие габариты, обусловленные использованием трехдецибельного ответвителя.
Более простую конструкцию имеет корректор АЧХ (заявка ФРГ №2734436 от 31.05.79 г.), принятый в качестве прототипа. Корректор содержит диэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещено металлическое основание, а на другой стороне проводник, концы которого являются входом и выходом корректора, и второй проводник, один конец которого подключен к первому проводнику через резистор, а второй конец разомкнут.
Корректор-прототип на частотах, где длина второго проводника равна четверти длины волны, вносит максимальное ослабление, величина которого определяется величиной резистора, при этом с ростом вносимого ослабления растет величина КСВН. Например, при вносимом ослаблении 3 дБ величина КСВН=2.0.
Задачей настоящего изобретения является улучшение согласования в широком диапазоне частот при малых габаритах.
1
2
1
2
Для достижения поставленной задачи предлагается микрополосковый корректор АЧХ, содержащий диэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещено металлическое основание, а на другой стороне проводник, концы которого являются входом и выходом корректора, и второй проводник, один конец которого подключен к первому проводнику через первый резистор. Согласно изобретению в микрополосковый корректор АЧХ введен второй резистор, равный первому, при этом второй конец второго проводника подключен к первому проводнику через второй резистор, причем длины проводников между точками подключения резисторов одинаковы, волновые сопротивления микрополосковых линий, образованных первым и вторым проводниками, больше сопротивления входа и выхода и определяются по формуле 1/Z+1/(R+Z)=1, где Z - нормированное волновое сопротивление первого проводника, Z - нормированное волновое сопротивление второго проводника, R - нормированное сопротивление резисторов.
Выполнение волновых сопротивлений линий между точками подключения резисторов больше сопротивления входа и выхода позволяет обеспечить согласование во всем диапазоне частот и, соответственно, обеспечивать заданную глубину коррекции без ухудшения согласования.
Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого устройства из литературы неизвестны, поэтому оно соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.
На фиг. 1 приведена топология предлагаемого корректора АЧХ,
на фиг. 2 приведена расчетная АЧХ корректора.
1
2
1
2
Микрополосковый корректор АЧХ содержит диэлектрическую подложку 1, на одной стороне которой размещено металлическое основание, а на другой стороне проводник 2, концы которого являются входом и выходом корректора, и второй проводник 3, один конец которого подключен к первому проводнику через первый резистор 4. Второй конец проводника 3 подключен к первому проводнику 2 через второй резистор 5, причем длины проводников между точками подключения резисторов 4, 5 одинаковы. Волновые сопротивления отрезков линий между точками подключения резисторов 4, 5 больше сопротивления входа и выхода и определяются по формуле 1/Z+1/(R+Z)=1, где Z - нормированное волновое сопротивление первого проводника, Z - нормированное волновое сопротивление второго проводника, R - нормированное сопротивление резисторов 4, 5, образованных первым и вторым проводниками, больше сопротивления входа и выхода.
Микрополосковый корректор АЧХ работает следующим образом.
СВЧ-сигнал поступает на вход и проходит на выход через проводник 2. На частотах, где электрическая длина проводника между резисторами равна nx90 градусов, где n - четное число, СВЧ-сигнал проходит на выход без ослабления, так как разность потенциалов между точками подключения резисторов равна нулю. На частотах, где электрическая длина проводника между резисторами равна mx90 градусов, где m - нечетное число, часть СВЧ-сигнала проходит на выход по проводнику 2, часть - через резисторы 4, 5 и проводник 3. При этом корректор вносит максимальное ослабление. Величина ослабления определяется величиной сопротивления резисторов 4, 5. При выбранном сопротивлении резисторов для обеспечения согласования проводимость общей линии должна быть равна входной проводимости, т.е выполняться формула
1
2
1/Z+1/(R+Z)=1,
1
где Z - нормированное волновое сопротивление проводника 2;
2
Z - нормированное волновое сопротивление проводника 3;
R - нормированное сопротивление резисторов 4, 5.
Ширины проводников могут быть определены путем анализа схемы, при которых обеспечивается согласование во всем диапазоне частот. Для примера на фиг. 2 приведены схемы и расчетные АЧХ для сопротивления резистора 100 Ом и получения ослабления 3 дБ. Видно, что согласование обеспечивается во всем диапазоне частот при волновом сопротивлении отрезков линий, образованных проводниками 2, 3, равном 71 Ом.
Таким образом, предлагаемый микрополосковый корректор АЧХ согласован во всем диапазоне частот при простой конструкции, в то время как прототип при ослаблении 3 дБ имеет КСВН=2.0.
Технико-экономический эффект микрополоскового корректора АЧХ состоит в следующем. Включение дополнительного резистора между основным и дополнительным проводниками позволило получить согласование в широкой полосе частот при простой конструкции при разных величинах коррекции.
o
o
o
На предприятии изготовлен макет описанного микрополоскового корректора АЧХ. При экспериментальной проверке были получены результаты, подтверждающие достижение поставленной задачи, в частности: в полосе частот от f/2 до f затухание меняется от 3.5 до 0.5 дБ при КСВН не более 1.2 в полосе частот от 0 до f. Указанный корректор применяется как элемент в микрополосковых интегральных устройствах.