МИКРОПОЛОСКОВАЯ НАГРУЗКА

Полезная модель относится к технике СВЧ и может быть использована как оконечная нагрузка в гибридных интегральных схемах на основе микрополосковых линий передачи.
Известна Микрополосковая нагрузка, содержащая диэлектрическую подложку, на одной стороне которой расположено заземляющее основание, а на другой стороне размещены последовательно включенные токонесущий проводник, пленочный резистивный элемент и заземляющий проводник. К заземляющему проводнику подключены дополнительные пленочные резисторы, электрически связанные с пленочным резистивным элементом (А.С. СССР №1305797, МПК Н 01 Р 1/26).
Недостатком конструкции является сложность согласования нагрузки из-за необходимости соединения дискретных пленочных резисторов с основным пленочным резистивным элементом посредством диэлектрических пластин.
Наиболее близкой к заявляемой является конструкция микрополосковой нагрузки (А.с. №1391411, МПК Н 01 P 1/26. Микрополосковая нагрузка, публ. 26.02.1987 г.), содержащая диэлектрическую подложку, на одной стороне которой расположено заземляющее основание, а на другой стороне
размещены токонесущий проводник, первый пленочный резистивный элемент, второй пленочный резистивный элемент, заземленный по оконечной кромке и соединенные последовательно, а выступающая боковая кромка первого резистивного элемента закорочена.
Недостатком конструкции является значительное отражение СВЧ волны от оконечной заземленной кромки нагрузки, приводящее к увеличению коэффициента отражения на входе нагрузки и ограничению частотного диапазона.
Технический результат заключается в обеспечении высокого уровня согласования в широком диапазоне частот.
1
Технический результат достигается тем, что в микрополосковой нагрузке, содержащей диэлектрическую подложку, на одной стороне которой расположено заземляющее основание, а на другой стороне размещены первый и второй пленочные резистивные элементы, которые первыми боковыми кромками соединены между собой промежуточным проводником, а вторые противоположные боковые кромки пленочных резистивных элементов подключены к входному токонесущему проводнику и заземляющему основанию соответственно. Длина промежуточного проводника равна ширине входного токонесущего проводника. Третья и четвертая боковые кромки закорочены по всей длине резистивных элементов, соединены между собой и с заземляющим основанием, причем длина L, первого резистивного элемента выбрана из следующего соотношения:
1
L≤0,7[(w Zo)/Rs],
- где w и Zo - ширина и волновое сопротивление входного токонесущего проводника, соответственно; Rs - удельное поверхностное сопротивление резистивной пленки, а сопротивление второго пленочного резистивного элемента равно волновому сопротивлению Zo входного токонесущего проводника.
1
Конструкция заявляемой микрополосковой нагрузки представлена на фиг.1. Микрополосковая нагрузка содержит диэлектрическую подложку 1, на одной стороне которой расположено заземляющее основание2, а на другой стороне размещены первый 3 и второй 4 пленочные резистивные элементы, которые первыми боковыми кромками 5 соединены между собой промежуточным проводником 6, а их вторые противоположные боковые кромки 7 подключены к входному токонесущему проводнику 8 и заземляющему основанию 2 соответственно, причем третьи 9 и четвертые 10 боковые кромки первого 3 и второго 4 пленочных резистивных элементов закорочены по всей длине резистивных элементов 3 и 4, соединенных между собой и с заземляющим основанием 2. Длина l промежуточного проводника 6 равна ширине входного токонесущего проводника 8, а длина lпервого резистивного элемента 3 выбрана из следующего соотношения:
1
l≤0,7[(w Zo)/Rs],
где w и Zo - ширина и волновое сопротивление входного токонесущего проводника 8; Rs - удельное поверхностное сопротивление первого пленочного
резистивного элемента 3, а сопротивление второго пленочного резистивного элемента 4 равно волновому сопротивлению Zo входного токонесущего проводника 8.
0
Микрополосковая нагрузка работает следующим образом. СВЧ мощность р через токонесущий проводник 8 поступает в первый пленочный резистивный элемент 3 и частично поглощается в нем за счет последовательного сопротивления между токонесущим проводником 8 и промежуточным проводником 6 и параллельной утечки к заземленной боковой кромке 9. Оставшаяся часть мощности Р=Ро ехр (-2А), где А - затухание, вносимое первым пленочным резистивным элементом при однократном прохождении мощности поглощается во втором пленочном резистивном элементе 4.
Первый пленочный резистивный элемент 3 представляет собой поглощающий элемент (аттенюатор), в котором промежуточный проводник 6 выполняет роль выходного токонесущего проводника. Равенство длины промежуточного проводника ширине входного токонесущего проводника необходимо для обеспечения симметрии аттенюатора и его согласования как по входу, так и по выходу. На входе он согласуется с линией передачи с волновым сопротивлением, равным Zo, а на выходе - со вторым пленочным резистивным элементом 4, сопротивление которого также равно Zo. Это необходимо для минимизации отражений на входе нагрузки.
Особенностью первого резистивного элемента является наличие в нем заземляющих боковых кромок, причем затухание А, вносимое им, определяется зависимостью (см. Хренова А.И., Попов А.И. Широкополосные микрополосковые фиксированные аттенюаторы. - Электронная техника, сер.10, Микроэлектронные устройства, вып.5(23), 1980, с.15.)
1
1
где Ro, Go - погонные сопротивление и утечка в первом пленочном резистивном элементе, R и G - последовательное сопротивление и параллельная утечка в первом пленочном резистивном элементе, l - длина первого пленочного резистивного элемента. Учитывая, что  и , где Rs - удельное поверхностное сопротивление резистивного слоя; w - ширина токонесущего проводника; W - ширина первого резистивного элемента, получим
1
L=А[(w Zo)/Rs].
Для обеспечения высокого уровня согласования резистивного элемента с заземляющими боковыми кромками, включенного в микрополоско-вую линию передачи, необходимо, чтобы величина А не превышала 6 дБ (0,7 Нп) и, следовательно, необходимо выполнение соотношения
1
L≤0,7 [(w Zo)/Rs].
Величина d зазора 11 между первым и вторым пленочными резистивными элементами не зависит от размеров элементов. Зазор необходим для исключения влияния заземляющих кромок второго пленочного резистивного элемента на распределение электрического поля в первом пленочном резистивном элементе. В результате, в первом пленочном резистивном элементе формируется симметричное электрическое поле. Промежуточный проводник не является закороченным, а его ширина для минимизации влияния вносимой неоднородности должна быть в предельном случае равной ширине зазора. На практике, с учетом технологических ограничений (разрешающая способность фотолитографии, точность совмещения элементов в различных слоях) ширина промежуточного проводника получается несколько большей ширины зазора. За счет выполнения в заявляемой конструкции и промежуточного проводника при условии заземления боковых кромок первого пленочного резистивного элемента ему обеспечиваются свойства согласованного симметричного аттенюатора с условиями близкими к условиям частотно-независимой линии передачи с потерями.
2
Сопротивление R второго пленочного резистивного элемента с использованием результатов работы (Полосковые линии и устройства сверхвысоких частот. Под ред. В.М.Седых - Харьков, " Вища школа", 1974 - с.130) можно определить по формуле
2
2
где Rs и L - удельное поверхностное сопротивление резистивного слоя и длина второго пленочного резистивного элемента.