Широкополосный объёмный полосково-щелевой переход

Полезная модель относится к СВЧ-технике и может применяться в приемно-передающей технике СВЧ (элементах диаграмма образующих схем (ДОС)). Устройство предназначено для передачи СВЧ сигнала бесконтактным путем внутри элемента диаграмма образующей схемы с сохранением его амплитудно-фазовых характеристик с минимальными потерями мощности. Также устройство может применяться в частотно селективных устройствах, обеспечивать фильтрацию по частоте.
Из уровня техники известен переход между двумя микрополосковыми линиями, описанный в патенте SU 1388962, МПК H01P 5/02. Он состоит из двух микрополосковых проводников, размещенных на диэлектрических подложках и разделенных заземляющим основанием. В заземляющем основании выполнены щелевые линии полуволновой и четвертьволновой длины, перпендикулярные микрополосковым проводникам и симметричные относительно них.
Известен объемный щелевой переход, принятый за прототип (патент SU 1522326 А1, МПК H01P 5/08). Переход с микрополосковой линии на щелевуюсодержит диэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещено заземляющее основание, в котором выполнена щель, закороченная на одном конце, а другой конец является выходом, а на другой стороне диэлектрической подложки расположен полосковый проводник, скрещивающийся со щелью на расстоянии четверти длины волны от ее закороченного конца, при этом его первый конец является входом, на другой стороне диэлектрической подложки размещен дополнительный полосковый проводник, электромагнитно связанный с полосковым проводником на участке между щелью и его вторым концом, и первый конец дополнительного полоскового проводника разомкнут, а вторые концы полоскового проводника и дополнительного полоскового проводника либо заземлены, и дополнительный полосковый проводник и полосковый проводник на участке между щелью и вторым концом имеют четвертьволновую длину, либо разомкнуты, и дополнительный полосковый проводник и полосковый проводник на участке между щелью и вторым концом имеют полуволновую длину.
Недостатками описанных выше аналога и прототипа являются узкость рабочего частотного диапазона, а также избыточные габариты. Это объясняется тем, что в переходе между микрополосковыми линиями для согласования перехода используют щелевые линии полуволновой и четвертьволновой длины, что увеличивает габариты волноводного перехода.
Технической задачей полезной модели является многократное расширение рабочей полосы частот объемного щелевого перехода. Достигается это введением бинарной (двойной) связи полосковых линий с щелевой линией.
Техническая задача решается тем, что широкополосный объемный полосково-щелевой переход содержит диэлектрическую подложку, расположенную на одной стороне подложки заземляющую пластину, в которой выполнена щелевая линия, на другой стороне подложки расположена полосковая линия, скрещивающаяся со щелевой, но в отличие от прототипа переход дополнительно снабжен второй диэлектрической подложкой, заземляющая пластина расположена между двумя подложками, а на другой стороне второй подложки расположена полосковая линия, причем полосковые линии на обеих подложках выполнены П-образной формы, расположены параллельно друг над другом, скрещиваются с щелевой линией в двух местах и заканчиваются холостым ходом на расстоянии четверти длины волны от пересечения с щелевой линией.
Многократное расширение рабочей полосы частот объемного щелевого перехода объясняется тем, что при смещении области пересечения полосковых линий с щелевой линией (щелью) вдоль последней происходит изменение добротностиперехода и как следствие смещение резонанса по частоте. При двойном пересечении щелевой линии полосковыми на разных расстояниях от края щели будет наблюдаться сразу два резонанса, формируемых каждым из пересечений полосковой и щелевой линий. При достаточно близком размещении резонансов происходит их сложение. В результате происходит расширение в несколько раз рабочего частотного диапазона. В результате возможно расширить рабочий частотный диапазон полосково-щелевого перехода в 5-10 раз относительно существующих решений.
Предложение поясняется рисунком (фиг. 1, 2), где на фиг. 1 изображена принципиальная схема широкополосного объемно-щелевого перехода в изометрии, а на фиг. 2 показан вид сверху.
Полезная модель содержит две диэлектрические подложки 1 (фиг. 1), между которыми размещена заземляющая пластина5с вырезанной в ней щелевой линией 4 полуволновой длины (фиг. 1, 2). На внешних сторонах диэлектрических подложек 1 размещены П-образные полосковые линии 2 и 3 расположенные параллельно друг над другом. Полосковые линии 2 и 3 скрещиваются с щелевой линией в двух местах на расстояниях  и  от края щели и заканчиваются холостым ходом на расстоянии  от пересечения с щелевой линией. Расстояние  равно четверти длины волны в полосковой линии, сумма удвоенного расстояния  и  равна половине длины волны в полосковой линии. Расстояние  и  может быть различно и выбирается исходя из требуемой в конкретном случае частотных характеристик.
Полезная модель работает следующим образом: по П-образной полосковой линии 2 распространяется СВЧ сигнал, структура сигнала соответствует ТЕМ-волне (поперечной электромагнитной волне). Поперечная составляющая магнитного поля полосковой линии 2  в области горизонтального пересечения полосковой 2 и щелевой линии 4 порождает электрическое поле щели , которое в свою очередь порождает магнитное поле щели 4 . Магнитное поле щели 4 возбуждает электрическое полеполосковой линии 3.
Двойное пересечение щелевой линии полосковыми линиями 2, 3 необходимо для увеличения ширины рабочего частотного диапазона устройства. При смещении области пересечения полосковых линий 2, 3 с щелевой 4 вдоль последней происходит изменение добротности перехода и как следствие смещение резонанса по частоте. При двойном пересечении щелевой линии 4 полосковыми 2, 3 на разных расстояниях  и  происходит сложение двух резонансов, формируемых каждым из пересечений полосковых 2, 3 и щелевой линии 4.
Конструкцию заявляемого широкополосного объемного полосково-щелевого перехода 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 П-образными полосковыми линиями 2 и 3 (с размерами  - 8 мм,  - 12 мм,  - 10 мм,  - 10 мм,  - 10 мм) и размещенных на внутренней стороне заземляющейподложкой с вырезанной в ней щелевой линией 4 полуволновой длин.
В заключении стоит отметить, что предлагаемая полезная модель позволяет расширить рабочую полосу частот в 3-5 раз по сравнению с существующими аналогами.