СОГЛАСОВАННЫЙ ПОВОРОТ ПОЛОСКОВОЙ ЛИНИИ

Полезная модель относится к технике СВЧ, к устройствам на основе полосковой линии передачи в частности, и может быть использована в радиотехнике, радиосвязи, радиолокации, телевидении, в частности, в многоканальных многопозиционных распределительных системах (MMDS - multipoint multicanal distribution system).
Известны повороты полосковой линии передачи [Справочник по расчету и конструированию полосковых СВЧ устройств, под редакцией В.И. Вольмана, М. «Радио и связь», 1982, стр. 107]. Эти повороты содержат один (микрополосковая линия) или два (симметричная полосковая линия) плоских металлических экрана и полосковый проводник, изломом изогнутый под определенным углом. Экраны и полосковый проводник расположены в параллельных плоскостях и обычно разделены диэлектриком, поддерживающим этот проводник в заданном положении. Такой поворот полосковой линии вносит отражения в СВЧ тракт, в который он включен, что приводит к уменьшению К.П.Д., пропускаемой мощности, многократным отражениям сигнала между поворотом полосковой линии и другими неоднородностями тракта, приводящим к искажениям АЧХ и ФЧХ тракта.
Известны повороты полосковой линии с согласующим зеркалом [там же, стр.108], имеющие малый коэффициент отражения. Однако, они вносят значительный фазовый сдвиг в проходящий сигнал. Это затрудняет выравнивание фазовых длин трактов с различным числом поворотов, что необходимо, например, при создании фазированных антенных решеток. Кроме того, наличие острого угла и очень узкого участка полосковой линии в месте излома снижает пропускаемую мощность поворота.
Наиболее близким аналогом (прототипом) патентуемого устройства является радиусный (плавный) поворот полосковой линии [Д.М.Сазонов, А.Н.Гридин, Б.А.Мишустин, Устройства СВЧ, М., «Высшая школа», 1981, стр.233]. При большом радиусе
изгиба такой поворот имеет малый коэффициент отражения, то есть является согласованным, и вносит фазовый сдвиг в соответствии с электрической длиной осевой линии поворота. Поперечное сечение полосковой линии такого поворота постоянно, что обеспечивает пропускание практически той же мощности, что и для регулярной полосковой линии. Однако, при малых радиусах изгиба коэффициент отражения от радиусного поворота существенно увеличивается.
Предлагаемое техническое решение направлено на получение низкого коэффициента отражения при малых радиусах изгиба полосковой линии.
Эта цель достигается тем, что в повороте полосковой линии, содержащем как минимум один плоский проводящий экран, входной и выходной проводящие полосковые проводники, оси которых лежат в плоскости параллельной плоскости проводящего экрана и образуют между собой угол меньше 180°, полосковый проводник, соединяющий между собой входной и выходной проводящие полосковые проводники, выполнен в виде сектора кольца с удаленным сегментом, причем упомянутый сектор кольца имеет то же поперечное сечение, что и входной и выходной полосковые проводники, а его осевая линия является дугой окружности, сопрягающей осевые линии входного и выходного полосковых проводников.
Полезную модель иллюстрирует чертеж согласованного поворота полосковой линии (фиг.1) и графики частотных зависимостей коэффициента стоячей волны (КСВ) поворотов полосковой линии (фиг.2).
Согласованный поворот полосковой линии состоит из плоских проводящих экранов 1 и 2, расположенных между ними диэлектрических слоев 3, расположенных между ними входного полоскового проводника 4, выходного полоскового проводника 5 и полоскового проводника 6, соединяющего между собой упомянутые входной 4 и выходной 5 полосковые проводники, выполненного в виде сектора кольца с удаленным сегментом. Наличие второго проводящего экрана 2 не является обязательным -
несимметричная или микрополосковая линия передачи. В качестве диэлектрических слоев может также использоваться воздух или вакуум.
Согласованный поворот полосковой линии работает следующим образом. СВЧ сигнал поступает на входной полосковый проводник 4, распространяется между проводящими экранами 1 и 2 в диэлектрических слоях 3 в направлении выходного полоскового проводника 5 через полосковый проводник 6, выполненный в виде сектора кольца с удаленным сегментом, причем упомянутый сектор кольца имеет то же поперечное сечение, что и входной и выходной полосковый проводники, а его осевая линия является дугой окружности, сопрягающей осевые линии входного и выходного полосковых проводников. За счет этого происходит взаимная компенсация отражений от различных участков полоскового проводника 6 и его стыков с входным 4 и выходным 5 полосковыми проводниками, что и обеспечивает малый коэффициент отражения от полоскового поворота.
Конкретные значения размеров b, w, R, t, d выбираются исходя из требований, предъявляемых к применяемой полосковой линии передачи, диапазона частот, угла поворота и т.д.
Так, на фиг.2 приведена частотная зависимость коэффициента стоячей волны согласованного поворота полосковой линии (полученная методом электродинамического моделирования) на угол 90° с радиусом поворота по осевой линии R=15 мм при ширине полоскового проводника w=13,5 мм, толщине t=35 мкм, базе b=10 мм, диэлектрической проницаемости заполнения е=1,08 и высоте удаленного сегмента d=1,3 мм (сплошная кривая). Для сравнения на той же фиг.2 приведена частотная зависимость коэффициента стоячей волны радиусного поворота с тем же радиусом по осевой линии R=15 мм (сплошная кривая). Как видно, КСВ радиусного поворота на частоте 4 ГГц равен 1,135 (коэффициент отражения 0,119), что является недопустимо большой величиной для ряда применений. КСВ согласованного поворота в соответствии с настоящим техническим
решением в диапазоне частот от 2 до 4 ГГц не превышает величины 1,017 (коэффициент отражения 0,0084). Для многих применений такой поворот может считаться практически неотражающим или согласованным. При этом фазовый сдвиг, вносимый поворотом в проходящий сигнал, незначительно (не более, чем на 1°) отличается от фазового сдвига, вносимого радиусным поворотом. Снижение площади поперечного сечения линии передачи также незначительно.
Форма поперечного сечения полоскового проводника не существенна для достижения заявленного эффекта от полезной модели. В частности, вместо проводника прямоугольного поперечного сечения может быть использован проводник круглого поперечного сечения.