Двойной широкополосный объемный полосково-щелевой переход с развязывающей щелью

Полезная модель относится к СВЧ-технике и может применяться в приемно-передающей технике СВЧ (элементах диаграмма образующих схем (ДОС)). Устройство предназначено для двойной (или более) независимой передачи СВЧ сигналов по двум или более устройствам бесконтактной передачи мощности внутри элемента диаграмма образующей схемы с сохранением его амплитудно-фазовых характеристик, с минимальными потерями мощности.
Из уровня техники известен переход между двумя микрополосковыми линиями, описанный в патенте SU 1388962, МПК Н01Р 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 широкополосный объемный полосково-щелевой переход, принятый за прототип, (патент RU №175331 U1, МПК Н01Р 5/10). Устройство, содержащее две диэлектрических подложки, заземляющую пластину, расположенную на одной стороне одной из подложек в плоскости их соприкосновения, в которой выполнены щелевые линии, на других сторонах подложки расположены полосковые линии, выполненные в виде П-образной формы.
Недостатками описанных выше аналога и прототипа являются невозможность осуществления независимой передачи СВЧ мощности через данные устройства при их размещении в рамках одного узла в непосредственной близости. Это объясняется тем, что при подобном размещении полосково-щелевых переходов, входящие в их состав щелевые линии, расположены на одном заземляющем основании близко друг от друга и осуществляют паразитное электромагнитное влияние друг на друга.
Технической задачей полезной модели является обеспечение независимой передачи СВЧ сигнала через два (или более) широкополосных полосково-щелевых перехода, щелевые линии которых размещены на одной заземляющей пластине в непосредственной близости друг от друга, в широком рабочем диапазоне. Достигается это введением развязывающей щели размещенной между щелевыми линиями полосково-щелевых переходов.
Техническая задача решается тем, что двойной широкополосный объемный полосково-щелевой переход с развязывающей щелью, содержит две диэлектрические подложки с расположенными на них П-образными полосковыми линиями, размещенными параллельно друг над другом, расположенную между подложками заземляющую пластину, в которой выполнена щелевая линия, скрещивающаяся с полосковыми линиями в двух местах, причем полосковые линии заканчиваются холостым ходом на расстоянии четверти длины волны от пересечения со щелевой линией, согласно полезной модели, на верхней и нижней диэлектрических подложках дополнительно размещены по второй последовательно расположенной П-образной полосковой линии, каждая из которых расположена параллельно друг над другом, на заземляющей пластине дополнительно расположена вторая щелевая линия, скрещивающаяся с дополнительными полосковыми линиями в двух местах и заканчивающаяся холостым ходом на расстоянии четверти длины волны, кроме того, переход снабжен развязывающей щелью, вырезанной в заземляющей пластине, размещенной между их торцами, перпендикулярно обеим щелевым линиям и не пересекающейся с полосковыми линиями.
Обеспечение независимой передачи СВЧ сигнала через два (или более) широкополосных полосково-щелевых перехода объясняется тем, что при введении развязывающей щелевой линии происходит замыкание на нее линий поверхностных токов, формируемых щелевыми линиями полосково-щелевых переходов. При перпендикулярном размещении щелевых линий полосково-щелевых переходов и развязывающей щели линии токов не будут перпендикулярны длинной стороне развязывающей щели, в результате чего не происходит формирования токов смещения, формирующих непосредственно волну развязывающей щели. В результате расстояние между торцами щелевых линий, входящих в состав широкополосных полосково-щелевых переходов могут быть много меньше четверти длины волны и ограничиваются конструктивными особенностями развязывающей щелевой линии.
Предложение поясняется рисунком (фиг. 1, 2), где на фиг. 1 изображена принципиальная схема двойного широкополосного объемного полосково-щелевого перехода с развязывающей щелью в изометрии, а на фиг. 2 показан вид сверху.
Полезная модель содержит две диэлектрические подложки 1 (фиг. 1), между которыми размещена заземляющая пластина 2 с вырезанными в ней щелями (щелевыми линиями) - 7, 8, 9 полуволновой длины (фиг. 1, 2). На внешних сторонах диэлектрических подложек 1 размещены П-образные полосковые линии 3,4, расположенные параллельно друг над другом. Также на внешних сторонах верхней и нижней диэлектрических подложек 1 дополнительно размещены: вторая полосковая линия 5 последовательно расположенная за П-образной полосковой линией 3 и вторая линией 6 последовательно расположенная за П-образной полосковой линией 4, причем линии 5 и 6 расположены параллельно друг над другом, а также полосковые линии 5,6 заканчиваются холостым ходом на расстоянии четверти длины волны от пересечения со щелевой линией 8.
Полосковые линии 3 и 4 скрещиваются под прямым углом со щелью 7 в двух местах на расстояниях  от края щели и заканчиваются холостым ходом на расстоянии  от пересечения с щелевой линией. Вторые колосковые линии 5 и 6 скрещиваются под прямым углом со второй щелью 8 в двух местах на расстояниях  от края щели и заканчиваются холостым ходом на расстоянии  от пересечения с щелевой линией. Расстояние  равно четверти длины волны в полосковой линии. Расстояния  могут быть различны, и выбираются исходя из требуемой в конкретном случае частотных характеристик.
Вторая щелевая линия 8 расположена последовательно за щелевой линией 7 - на одной линии при расстоянии между их торцами Между торцами щелей 7, 8 и перпендикулярно им в заземляющей пластине вырезана развязывающая щель 9, не пересекающаяся с полосковыми линиями 3, 4, 5, 6. Расстояние  определяется исходя их конструктивных требований.
Полезная модель работает следующим образом: по П-образной полосковой линии 3 распространяется СВЧ сигнал, структура сигнала соответствует ТЕМ-волне (поперечной электромагнитной волне). Поле полосковой линии создает поверхностные токи на заземляющей пластине, в которой размещены щели. При пересечении линий поверхностных токов щелью в ней возникают токи смещения. В результате происходит возбуждение щелевой линии 7 с последующим возбуждением полосковой линии 4 размещенной с другой стороны заземляющей пластины. Аналогичным образом при возбуждении полосковой линии 5 происходит возбуждение полосковой линии 6 через щелевую линию 8.
Введение развязывающей щели 9 необходимо для поглощения поверхностных токов порождаемых щелевыми линиями 7 и 8 на поверхности заземляющей пластины. Это необходимо для предотвращения возбуждения полосковой линией 3, 4 полосковых линий 5, 6 или наоборот. Перпендикулярная ориентация развязывающей щели 9 относительно щелей 7, 8 обусловлена необходимостью замыкания на нее линий поверхностных токов, формируемых щелями 7 и 8 таким образом, чтобы в ней не возникало вторичного возбуждения.
Пример. Конструкцию заявляемого двойного широкополосного объемного полосково-щелевого перехода с развязывающей 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 П-образными полосковыми линиями 3, 4, 5, 6 (с размерами  мм,  мм,  мм,  мм,  мм,  мм) и размещенных на внутренней стороне заземляющей подложкой с вырезанными в ней щелевыми линиями 7, 8 полуволновой длин, торцы которых находятся на расстоянии 5 мм с размещением между ними развязывающей щелевой линией 9 полуволновой длины.
В заключении стоит отметить, что предлагаемая полезная модель позволяет обеспечить развязку между широкополосными объемными полосково-щелевыми переходами, торцы щелевых линий которых находятся на расстоянии в 5 мм, равную минус 30 дБ.