НАПРАВЛЕННЫЙ МОСТ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области техники СВЧ диапазона и может быть использована для направленного отбора мощности из первичного канала во вторичный, а также в составе измерителей комплексных коэффициентов передачи и отражения (векторных анализаторах цепей (ВАЦ)) для разделения падающих и отраженных волн.
Уровень техники
Основными электрическими характеристиками направленного моста являются диапазон рабочих частот, потери в основном канале, выраженные в децибелах (отношение мощностей на входе и выходе моста), переходное ослабление, выраженное в децибелах (отношение мощностей на входе основного канала и выходе вторичного), развязка, выраженная в децибелах (отношение мощностей на входе основного канала и развязанном выходе вторичного).
Известны направленные мосты с равным делением мощности генератора между выходом основного и вторичного каналов (Collier, R.J. Microwave Measurements / R.J. Collier, A.D. Skinner. - 3th ed. 2007. - c. 210-211; Bryant, G.H. Principles of Microwave Measurements / G.H. Bryant 1993. - c. 112-116). Или иначе, с равным делением мощности между испытываемым устройством и выходом измерительного сигнала. В основном в таких мостах измерительный сигнал детектируется диодным детектором.
Недостатком мостов с равным делением мощности и диодным детектированием измерительного сигнала является потеря информации о его фазе и как следствие, невозможность их применения в векторных анализаторах цепей.
Наиболее близким к заявленному объекту является направленный мост, выбранный нами за прототип (заявка US №2007/0252660 МПК H01P 5/18 опубл. 01.11.2007), выполненный на двухслойной печатной плате и содержащий симметрирующий трансформатор, изготовленный из отрезка коаксиального кабеля. При этом резисторы направленного моста являются тонкопленочными и нанесены на диэлектрическую подложку печатной платы.
Недостатком этого устройства является большая сложность при изготовлении и настройке по сравнению с направленным мостом с равным делением мощности и диодным детектированием измерительного сигнала.
Раскрытие полезной модели
Технической задачей, на достижение которой направлено предлагаемое решение, является создание несложной конструкции направленного моста.
Технический результат, достигаемый с помощью предложенного решения, заключается в увеличении диапазона рабочих частот.
Технический результат достигается тем, что в направленном мосте, выполненном на печатной плате с расположенными на ней резисторами, и содержащем симметрирующий трансформатор, изготовленный из отрезка коаксиального кабеля, согласно предложенному решению, печатная плата выполнена многослойной, а резисторы выполнены поверхностномонтируемыми и их резистивный слой обращен к металлизации первого слоя диэлектрической подложки, являющейся СВЧ диэлектриком, причем один из резисторов состоит из шести, соединенных параллельно резисторов.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 изображен общий вид устройства, на фиг. 2 - вид А. на фиг. 3-6 представлены частотные зависимости электрических характеристик настроенного направленного моста.
1
1
2
3
Направленный мост состоит из многослойной печатной платы 1, первый слой которой выполнен из СВЧ диэлектрика, а последующие слои выполнены из стеклотекстолита. На многослойной печатной плате 1 расположен симметрирующий трансформатор T конструктивно выполненный из отрезка коаксиального кабеля 2, на внешний проводник которого одеты ферритовые шайбы 3. На первом (СВЧ) слое выполнена топология, представляющая собой частично экранированные копланарные линии передач. Там же расположены резисторы 4, 5 (R и R), которые являются поверхностномонтируемыми. Резистор 6 (R) также поверхностномонтируемый и состоит из шести, соединенных параллельно резисторов. Для улучшения согласования выходов основного и вторичного каналов направленного моста (разъемы 7, 8, 9) на полосках копланарных линий передач выполнены заужения 10 и 11. Пример конкретного выполнения
1
2
3
В направленном мосте первый слой печатной платы 1 выполнен из СВЧ диэлектрика Rogers RO4350 толщиной 0,254 мм, а последующие слои выполнены из стеклотекстолита FR-4. Толщина слоя стеклотекстолита выбирается исходя из конструкции, устанавливаемых на плату, СВЧ разъемов 7, 8, 9. Резисторы R и R имеют типоразмер 0402, резистор R имеет типоразмер 0603. В качестве СВЧ разъемов 7, 8, 9 применены соединители типа SMA модели 142-0761-861 фирмы Johnson. Суммарная толщина печатной платы, выбранная с учетом разъемов 7, 8 и 9 составляет 1,6 мм.
2
3
1
2
1
3
Номиналы R и R выбираются из обеспечения условия баланса моста . При этом значение номинала резистора R постоянно и равно сопротивлению генератора, т.е. 50 Ом. В этом случае направленный мост с номинальным значением переходного ослабления равным 16 дБ и потерь в основном канале равным 1,5 дБ имеет значения номиналов резисторов R и R 270 Ом и 9,25 Ом соответственно. Однако, из-за влияния симметрирующего трансформатора значение номинала резистора R равно 10,3 Ом.
Настройка направленного моста осуществляется за счет перемещения одной или нескольких ферритовых шайб 3 вдоль оси коаксиального кабеля 2, а также их частичного экранирования. В итоге настроенный направленный мост имеет диапазон рабочих частот от 1 МГц до 13,5 ГГц. Направленность в диапазоне рабочих частот составляет не менее 20 дБ.
Кроме того, конструктивное исполнение печатной платы позволяет устанавливать на нее СВЧ разъемы за счет чего можно уменьшить требования к точности изготовления корпуса направленного моста.