ПОЛОСКОВОЕ УСТРОЙСТВО КВАДРАТУРНОГО ДЕЛЕНИЯ И СЛОЖЕНИЯ СВЧ СИГНАЛОВ
STRIPLINE DEVICE FOR QUADRATURE DIVISION AND SUMMATION OF MICROWAVE SIGNALS

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в широкополосных приемных, передающих и измерительных устройствах СВЧ.
Известен микрополосковый направленный ответвитель (патент РФ №2101808), содержащий две электромагнитно связанные линии передачи, сформированные параллельно друг другу на диэлектрической подложке, обратная сторона которой полностью металлизирована, в который дополнительно введен замкнутый кольцевой проводник, сформированный вокруг линий передачи параллельно им. Недостатками данной конструкции являются ограниченный уровень мощности СВЧ сигналов и сложность формирования узких зазоров между полосками.
Известно микрополосковое направленное устройство (патент РФ №2364996), принятое за прототип, которое снабжено средствами усиления направленности в широкой полосе частот в виде трех емкостных пластин и узкой щели в металлизированном основании диэлектрической подложки, расположенной перпендикулярно системе связанных линий передачи. Недостатком данного устройства является громоздкость конструкции, связанная с необходимостью использования относительно толстых диэлектрических плат для реализации приемлемой электрической прочности и приемлемого уровня потерь.
Техническим результатом изобретения является возможность создания полоскового устройства квадратурного деления и сложения СВЧ-сигналов, удовлетворяющего требованиям малых габаритов и воспроизводимых электрических параметров.
Технический результат достигается тем, что на обратной стороне диэлектрической платы соосно с системой связанных полосковых проводников реализуется прямоугольное окно в исходно сплошной металлизации, по длине равное длине упомянутой системы связанных проводников, а по ширине превышающее общую ширину системы связанных проводников в зависимости от заданного коэффициента деления, при этом в металлическом основании под указанным окном формируется прямоугольная полость глубиной не менее половины толщины диэлектрической платы и шириной, превышающей не менее чем на 5% ширину окна в металлизации диэлектрической платы.
Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого изобретения из литературы не известны, поэтому оно соответствует критериям новизны.
Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, так как сочетание новых признаков с уже известными не очевидно для специалиста.
На рис.1 представлена топология системы электромагнитно связанных полосковых проводников 1, которые обеспечивают деление входного СВЧ сигнала на электроде 2 в заданном отношении между двумя выходными электродами 3 и 5 при том, что отраженные от нагрузок сигналы складываются и направляются на электрод 4, где устанавливается балластная нагрузка.
На рис.2 показано поперечное сечение устройства на диэлектрической плате типовой толщины 6 с прямоугольной полостью 7 под системой связанных полосковых проводников 1.
Пример конкретной реализации предлагаемого изобретения.
Необходимый уровень электрической и магнитной связи между полосковыми проводниками обеспечивается выбором отношения размеров зазоров между проводниками s и ширины самих проводников w для конкретной толщины h диэлектрической платы, которая выбирается исходя из требуемой электрической прочности устройства и достижения конструктивного единства полосковых устройств сопутствующих узлов.
0
1
Общая ширина системы связанных полосковых проводников d определяется количеством таких проводников n. При коэффициенте деления k=3÷6 дБ n=4, а при k>6 дБ n=2 для обеспечения условия малых габаритов устройства. Параметром оптимизации является ширина прямоугольного окна d в металлизации диэлектрической платы. Оптимизация проведена расчетным путем и подтверждена экспериментально.
2
1
Ширина полости в металлическом основании d должна превышать параметр d более чем на 5% для снижения потерь, связанных с перетеканием СВЧ токов с основания на металлизацию диэлектрической платы.
Согласно предложенной конструкции были изготовлены устройства с коэффициентами деления 3, 4.7, 6, 7 и 7.8 дБ. При этом использовались синтетические диэлектрические платы типа «Орлон» с толщиной 1.3 мм. Глубина прямоугольной полости в металлическом основании составила 0.7 мм. В таблице приведены основные параметры изготовленных устройств.
При такой реализации достигнута полоса рабочих частот 1-1.5 ГГц, коэффициент стоячей волны по напряжению входов/выходов не более 1.2, неидентичность коэффициента передачи - ±0.35 дБ.
Таблица
Коэффициент деления 1 с, дБ
Количество полосковых проводников, n
Ширина полоскового проводника w, мкм
Зазор между полосковыми проводниками s, мкм
Ширина системы связанных полосковых проводников d<sub>0</sub>, мм
Ширина окна в металлизации диэлектрической платы d<sub>1</sub>, мм
Ширина полости в металлическом основании d<sub>2</sub>, мм
3
4
180
120
1.08
3.5
4
4.7
4
330
370
2.43
3.5
4
6
4
300
600
3
4
4.5
7
2
1500
150
3.15
3.5
4
7.8
2
1700
250
3.65
3.5
4