Объёмный полосково-щелевой переход с П-образной щелью регулируемой длины

Полезная модель относится к СВЧ-технике и может применяться в приёмно-передающей технике СВЧ (элементах диаграммообразующих схем (ДОС)). Устройство предназначено для передачи СВЧ-сигнала внутри элемента диаграммообразующей схемы с сохранением его амплитудно-фазовых характеристик, с минимальными потерями мощности.
Из уровня техники известен переход между двумя микрополосковыми линиями (патент SU 1388962, МПК H01P 5/020). Он состоит из двух микрополосковых проводников, размещённых на диэлектрических подложках и разделённых заземляющим основанием. В заземляющем основании выполнены щелевые линии полуволновой и четвертьволновой длины.
Известен микрополосковый переход, принятый за прототип (статья Huang, X., & Wu, K.-L. A Broadband and Vialess Vertical Microstrip-to-Microstrip Transition // IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 60, NO. 4, APRIL 2012). Устройство, содержащее две диэлектрических подложки, заземляющую пластину, расположенную на одной стороне одной из подложек в плоскости их соприкосновения, в которой выполнена щелевая линия П-образной формы, на других сторонах подложки расположены полосковые линии, пересекающиеся с щелевой линией под прямым углом.
Недостатком описанных выше аналога и прототипа являются невозможность частотной перестройки их электрических характеристик. Это объясняется тем, что полосковые и щелевая линии, которые входят в состав объёмного полосково-щелевого перехода, имеют неизменные геометрические размеры.
Техническая задача полезной модели заключается в возможности осуществления частотной перестройки электрических характеристик объёмного полосково-щелевого перехода с П-образной щелью.
Техническая задача достигается тем, что объёмный полосково-щелевой переход с П-образной щелью регулируемой длины содержит две диэлектрические подложки и заземляющую пластину, на подложках расположены параллельно друг над другом полосковые линии, на заземляющей пластине выполнена П-образная щелевая линия, полосковые линии пересекаются с щелевой линией под прямым углом, согласно полезной модели полосковые линии заканчиваются холостым ходом на расстоянии четверти длины волны от пересечения с проекцией щелевой линии, заземляющая пластина расположена между двумя подложками, на верхней стороне заземляющей пластины перпендикулярно боковым отрезкам П-образной щелевой линии установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения металлическая перемычка, замыкающая боковые отрезки П-образной щелевой линии на регулируемом расстоянии от концов боковых отрезков до центральной части, не превышающем длины указанных отрезков.
Существенным отличительным признаком предлагаемой полезной модели является то, чтона боковые отрезкиП-образной щелевой линии помещается металлическая перемычка, осуществляющая электрическое замыкание щели в местах своего размещения. При этом металлическая перемычка имеет возможность перемещения вдоль боковых отрезков П-образной щелевой линии, укорачивая при этом общую длину щели. Перемещение перемычки осуществляется в ручном режиме.
Обеспечение частотной перестройки электрических характеристик объёмного полосково-щелевого перехода объясняется тем, что при размещении на боковых отрезках П-образной щели перемычки происходит электрическое замыкание участков П-образной щели в месте расположения перемычки. При перемещении перемычки вдоль щелевой линии происходит укорочение её электрической длины. При этом происходит смещение резонансной частоты объёмного полосково-щелевого перехода.
Предложение поясняется рисунком (фиг. 1, 2), где на фиг. 1 изображена принципиальная схема объёмного полосково-щелевого перехода с П-образной щелью переменной длины в изометрии, а на фиг. 2 показан вид сверху при разных положениях металлической перемычки, которые осуществляются за счёт возможности ее возвратно-поступательного движения с помощью ручного перемещения вдоль заземляющей пластины.
l
3
Полезная модель содержит две диэлектрические подложки 1, 2 (фиг. 1), между которыми размещена заземляющая пластина3. На внешних сторонах диэлектрических подложек 1, 2 размещены полосковые линии 4, 5, расположенные параллельно друг над другом и имеющие форму прямой линии. В заземляющей пластине 3 вырезана щелевая линия 6 П-образной формы, длина которой составляет половину длины волны (фиг. 1, 2). На верхней стороне заземляющей пластины перпендикулярно боковым отрезкам щелевой линии установлена с возможностью перемещения вдоль её боковых отрезков металлическая перемычка 7, замыкающая боковые отрезки П-образной щелевой линии на расстоянии  от концов боковых отрезков (фиг. 2).
1
2
Полосковые линии 4 и 5 пересекаются под прямым углом с проекцией П-образной щелевой линии 6 и заканчиваются холостым ходом на расстоянии, равном четверти длины волны от пересечения с щелевой линией. Щелевая линия 6 вырезана в заземляющей пластине 3 между пластинами 1, 2 и реализована в виде П-образной структуры, где l-длины согнутых под прямым углом боковых её отрезков относительно центральной части щелевой линии 6, которые заканчиваются холостым ходом, а l-длина центральной части щелевой линии.
Полезная модель работает следующим образом: по полосковой линии 4 распространяется СВЧ-сигнал, структура электромагнитного поля сигнала соответствует ТЕМ-волне (поперечной электромагнитной волне). В области полосковой линии 4, расположенной над щелью, создается пучность поверхностного электрического тока, который согласно первому уравнению Максвелла порождает магнитное поле. В свою очередь, магнитное поле «возбуждает» щелевую линию 6, и в ней возникают токи смещения. Аналогичным образом происходит «возбуждение» полосковой линии 5 от щелевой линии 6.
Введение перемычки 7 необходимо для регулирования длины щелевой линии 6 и, как следствие, частотного смещения электрических характеристик всего объёмного полосково-щелевого перехода в целом.
l
-20 мм, l
-20 мм
l
l
l
l
1
2
3
3
3
3
Пример. Конструкцию заявляемого объёмного полосково-щелевого перехода с П-образной щелью, можно выполнить, например, из двух фольгированных диэлектрических пластин 1 (фиг. 1) марки AD350 с размещенными параллельно друг над другом на внешних сторонах данных пластин 1, 2 полосковыми линиями 4, 5 длиной 65 мм (длина полосковой линии от места пересечения с щелевой линией до обрыва 25 мм) и размещённой на внутренней стороне заземляющей пластины с вырезанной в ней щелевой линией 6 П-образной формы общей длиной 60 мм (), боковые отрезки которой согнуты под углом 90° к центральной её части (длина согнутых частей щели составляет 20 мм каждый) и металлической перемычкой 7, перемещаемой на расстояние , меняющемся в диапазоне от 0 до 20 мм. Перемещение перемычки 7 осуществляют за счет возможности ее возвратно-поступательного движения с помощью ручного перемещения вдоль заземляющей пластины.При этом происходит смещение частотных характеристик на 320 МГц (1020 МГц при  = 20 мм и 800 МГц при  = 0 мм), что составляет 40% от частотного положения при максимальной длине щелевой линии ( = 0 мм).
В заключении стоит отметить, что предлагаемая полезная модель позволяет осуществить частотное смещение электрических характеристик объёмного полосково-щелевого перехода на 40% от его центральной частоты без существенного их ухудшения. Дальнейшее изменение длины щелевой линии связанно с ухудшением электрических характеристик объёмного полосково-щелевого перехода.