Широкополосная цепь подачи постоянного тока в полосковую линию
BROADBAND DC SUPPLY CIRCUIT FOR STRIP LINE

Предлагаемое техническое решение относится к области радиотехники, в частности к цепям подачи постоянного тока в полосковые линии.
Известна цепь подачи управляющего смещения через блокировочную емкость, включенную последовательно с переключательным диодом. Эта система управления преимущественно применима для микрополосковых выключателей и обеспечивает развязку с СВЧ трактом цепей питания диодов постоянным током. (Управление режимом выключателя через блокировочную емкость, Рис. 9.14, «Конструирование и расчет полосковых устройств» под редакцией И.С. Ковалева, М: Советское радио 1974 г. стр.233).
Известна цепь управления через «Т» ответвление волновода, взятая в качестве прототипа. В известной цепи ответвление волновода представляет собой параллельный шлейф, один конец которого подключен к СВЧ тракту, а другой конец замкнут на корпус по высокой частоте через конденсатор. Управляющее напряжение подается в точку соединения шлейфа и конденсатора. Длина шлейфа выбрана равной четверти длины рабочей волны. Основное назначение конденсатора, включенного через шлейф параллельно диоду, - создание развязки цепей питания с СВЧ трактом. (Система управления через Т ответвление волновода, Рис. 9.12, «Конструирование и расчет полосковых устройств» под редакцией И.С. Ковалева, М: Советское радио 1974 г. стр. 232).
Недостатком прототипа является малая широкополосность развязки по СВЧ источника постоянного тока и полосковой линии, что актуально при создании, например, усилителей на полупроводниковых приборах, которые имеют подъём усиления на низких частотах, что приводит при недостаточной развязке в широкой полосе частот к самовозбуждению усилителей.
Решаемой технической задачей является повышение широкополосности развязки по СВЧ источника постоянного тока и полосковой линии.
Для решения поставленной технической задачи предлагается использование широкополосной цепи подачи постоянного тока в полосковую линию, состоящей из последовательно соединенных четвертьволнового шлейфа и конденсатора, причем один конец шлейфа подключен к полосковой линии, а другой конец к конденсатору, в свою очередь заземлённому противоположной обкладкой, введением в полосковую линию участка с симметричным раздвоением этой линии и подключением четвертьволнового шлейфа к середине одной из ветвей раздвоенной линии.
Предложенное техническое решение удовлетворяет критерию новизны, так как в опубликованных источниках информации отсутствует предлагаемое решение технической задачи.
На Фиг. 1 изображена цепь подачи постоянного тока в полосковую линию 1, которая содержит участок 2 симметрично раздвоенный полосковой линии длиной в половины волны, четвертьволновый шлейф 3, подключённый одним концом к середине одной из ветвей раздвоенной линии, а другим концом подключённый к конденсатору 4, противоположная обкладка которого заземлена. Условно обозначим такое ответвление знаком «Y».
Предложенная цепь подачи постоянного тока в полосковую линию работает следующим образом. При включении цепи подачи постоянного тока в полосковую линию, по которой распространяется СВЧ мощность, через Y ответвление на основной частоте её рабочего диапазона в точке соединения одной из ветвей раздвоенной линии и четвертьволнового шлейфа возникает режим холостого хода, так как другой конец шлейфа замкнут конденсатором по СВЧ на землю и шлейф отключён по СВЧ от линии. СВЧ мощность в этом случае проходит по участку симметрично раздвоенной полосковой линии, длина каждой ветви которой приблизительно равна половине длины волны.
На частоте в два раза ниже основной участок, состоящий из последовательно соединённых четвертьволнового шлейфа и подсоединённой к нему половины ветви раздвоенной линии, совместно образуют новый четвертьволновый шлейф, также отключающий по СВЧ полосковую линию в точке раздвоения от ввода питания. В этом случае СВЧ мощность проходит по другому участку раздвоенной линии.
На частоте в два раза большей основной частоты участок, состоящий из последовательно соединённых четвертьволнового шлейфа и подсоединённой к нему половины ветви раздвоенной линии, совместно образуют новый шлейф, длина которого составляет три четверти длины волны на этой частоте и он также отключает по СВЧ полосковую линию в точке раздвоения от ввода питания. В этом случае СВЧ мощность проходит по другому участку раздвоенной линии.
Таким образом появляются три разнесённых по частоте центра развязки по СВЧ полосковой линии от цепи подачи постоянного тока, имеющие свои приемлемые диапазоны частот по заданному уровню развязки. При суперпозиции их характеристик достигается увеличение рабочего диапазона частот устройства в целом.
В качестве примера конструкции широкополосной цепи подачи постоянного тока в полосковую линию на Фиг. 1 изображена топология такой цепи с размерами для средней частоты равной 10 ГГц. Размеры даны в миллиметрах. Использована подложка из поликора толщиной 1 мм. Частотный диапазон этой цепи по уровню потерь в полосковой линии не более 0,1 дБ составляет 12,2 ГГц (от 3,95 ГГц до 16,16 ГГц), что более чем в 2 раза превышает диапазон в конструкциях, использующих простые «Т» ответвления для подачи постоянного тока в полосковую линию.
При необходимости можно путём обратно пропорционального изменения размеров длин участков с изменением частоты получить аналогичные конструкции для средних частот до 5 ГГц. Так, например, для средней частоты 7 ГГц диапазон частот составит 9 ГГц (от 2,65 ГГц до 11,6 ГГц), а для 5 ГГц соответственно 4,85 ГГц (от 2 ГГц до 6,85 ГГц). Для основных (средних) частот ниже 5 ГГц и выше 10 ГГц требуется отдельная дополнительная проработка размеров конструкции.