Полосковый направленный ответвитель

Полезная модель относится к области радиотехники, а именно к устройствам сверхвысоких частот (СВЧ), и может быть использована в измерительных устройствах, заполненных газами под высоким давлением.
Известен «Направленный ответвитель» (Авт.св-во СССР №1584002, Н01Р 5/18, опубл. 07.08 1990 г., Бюл. №29), содержащий диэлектрическую подложку, на одной поверхности которой выполнены связанные полосковые проводники, а на другой - два заземленных проводника и экранирующий проводник, расположенный между ними и параллельно связанным полосковым проводником, а также дополнительно выполнены отрезки проводников, расположенные по обе стороны от связанных полосковых проводников, при этом отрезки проводников, расположенные вблизи связанных полосковых проводников, соединены с ними проводящими перемычками, а другие отрезки проводников, расположенные над экранирующим проводником и над заземленными проводниками, соединены один с другим проводящими перемычками.
Недостатком известного устройства является невозможность расположения отрезка первичной несимметричной полосковой линии в объеме газа с высоким давлением, а отрезка вторичной несимметричной полосковой линии в объеме воздуха с низким, в частности, атмосферным давлением.
Известен «Двойной микрополосковый направленный ответвитель на линиях с боковой связью» (Патент РФ на полезную модель №82939, Н01Р 5/18, опубл. 10.05.2009 г., Бюл. №13), содержащий диэлектрическую подложку с односторонней металлизацией и промежуточной прокладкой между платой и дном металлического корпуса, закрытого металлической крышкой, при этом, толщины платы и прокладки и размер от платы до крышки в диапазоне частот от 20 до 300 МГц имеют размеры 2 мм, 0,2 мм и 6 мм соответственно, а диэлектрические проницаемости материалов платы и прокладки имеют значения 10 и 2 соответственно.
Недостатком известного устройства является невозможность расположения отрезка первичной несимметричной полосковой линии в объеме газа с высоким давлением, а отрезка вторичной несимметричной полосковой линии в объеме воздуха с низким, в частности, атмосферным давлением.
Известен «Направленный ответвитель на полосковых линиях» (Патент РФ №2484557, Н01Р 1/213, опубл. 10.06.2013 г., Бюл. №13), содержащий металлический экран, диэлектрическую подложку и две полосковые линии прямого и связанного каналов. Полосковые линии прямого и связанного каналов выполнены подвешенными, прямой канал выполнен в виде металлической прямоугольной рамки с прямоугольным окном, с входным выводом на одном конце и выходным выводом на другом. Связанный канал состоит из металлической полоски, двух одинаковых металлических перемычек и двух выводов - не развязанного и развязанного, металлическая полоска расположена внутри окна рамки с одинаковыми зазорами между ее боковыми сторонами и боковыми сторонами окна и большими одинаковыми зазорами между торцами полоски, и торцами окна. К одному концу полоски присоединен один конец одной перемычки перпендикулярно продольной оси полоски, а к другому концу этой перемычки перпендикулярно продольной оси полоски присоединен неразвязанный вывод связанного канала, причем к другому концу полоски присоединен перпендикулярно ее продольной оси один конец другой перемычки, к другому концу которой присоединен развязанный вывод связанного канала, кроме того, выводы каналов имеют форму прямоугольника.
Недостатком известного устройства является невозможность расположения отрезка первичной несимметричной полосковой линии в объеме газа с высоким давлением, а отрезка вторичной несимметричной полосковой линии в объеме воздуха с низким, в частности, атмосферным давлением.
Наиболее близким из числа известных технических решений является «Микрополосковый ответвитель», (Патент РФ на полезную модель №85760, Н01Р 5/08, опубл. 10.08.2009 г., Бюл. №22), выполненный на диэлектрической подложке в металлическом корпусе, закрытом металлической крышкой, причем размер от проводника диэлектрической подложки до крышки равен толщине диэлектрической подложки.
Микрополосковый ответвитель работает следующим образом. СВЧ энергия подается в отрезок первичной несимметричной полосковой линии, расположенной на диэлектрической подложке и частично ответвляется в области связи в отрезок вторичной несимметричной полосковой линии, расположенной на указанной выше диэлектрической подложке, и выделяется только на одном из двух ее концов, обеспечивая направленность микрополоскового ответвителя.
Недостатком известного устройства является невозможность расположения отрезка первичной несимметричной полосковой линии в объеме газа с высоким давлением, а отрезка вторичной несимметричной полосковой линии в объеме воздуха с низким, в частности, атмосферным давлением.
Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, является наличие в конструкции только одной диэлектрической подложки с выполненными на ней отрезками первичной и вторичной несимметричной полосковой линии.
Это обусловлено тем, что в прототипе решалась задача простоты конструкции, достижения высокой направленности при минимально возможных габаритах, и не решалась задача разделения различных газов с различными давлениями в объеме микрополоскового ответвителя.
Основной задачей, на решение которой направлен заявляемый полосковый направленный ответвитель, является возможность вывода СВЧ энергии из объема, заполненного газом с высоким давлением, в объем, заполненный или вакуумом, или воздухом с низким давлением.
Техническим результатом является возможность измерения характеристик сигнала, получаемого в газе с высоким давлением, приборами, работающими в воздухе при атмосферном давлении.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройство содержащее металлический корпус, в котором размещена диэлектрическая подложка с токонесущим проводником первичной несимметричной полосковой линии, параллельно ей дополнительно установлена диэлектрическая подложка с токонесущим проводником вторичной несимметричной полосковой линии, между которыми расположен герметизирующий диэлектрический элемент с возможностью разделения объемов первичной и вторичной несимметричных полосковых линий, объем первичной несимметричной полосковой линии заполнен газом под высоким давлением, а объем вторичной несимметричной полосковой линии заполнен воздухом под низким, например, атмосферным давлением, причем токонесущие проводники первичной и вторичной несимметричных полосковых линий в области связи полоскового направленного ответвителя загнуты на торцевые поверхности диэлектрических подложек.
Технический результат достигается за счет введения второй диэлектрической подложки и расположения между первой и второй подложками герметизирующего диэлектрического элемента, позволяющего разделить объемы несимметричных полосковых линий, заполнить их газом и обеспечить вывод СВЧ энергии из объема, заполненного газом под высоким давлением, в объем, заполненный воздухом под низким давлением.
Проведенный заявителем анализ уровня техники установил, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественным признакам заявленного устройства отсутствуют, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».
Результаты поиска известных технических решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.
Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата и изобретение основано на замене какой-либо части устройства аналога другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения, следовательно, заявленное изобретение соответствует «изобретательскому уровню».
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен разрез направленного ответвителя в области связи.
Устройство содержит металлический корпус 1, в котором размещена диэлектрическая подложка 2 с токонесущим проводником 3 первичной несимметричной полосковой линии. Параллельно диэлектрической подложке 2 с токонесущим проводником 3 первичной несимметричной полосковой линии установлена вторая диэлектрическая подложка 4 с токонесущим проводником 5 вторичной несимметричной полосковой линии. Между диэлектрическими подложками 2 и 4 расположен герметизирующий диэлектрический элемент 6, установленный с возможностью разделения объемов первичной и вторичной несимметричных полосковых линий.
Объем первичной несимметричной полосковой линии с токонесущим проводником 3 заполнен газом под высоким давлением, а объем вторичной несимметричной полосковой линии с токонесущим проводником 5 заполнен воздухом под низким, например, атмосферным давлением.
Токонесущие проводники 3 и 5 несимметричных полосковых линий в области связи полоскового направленного ответвителя загнуты на торцевые поверхности диэлектрических подложек 2 и 4 для сохранения величины связи, уменьшающейся при образовании промежутка между диэлектрическими подложками 2 и 4. Область связи - это область, обеспечивающая ответвление части СВЧ энергии из первичной несимметричной полосковой линии во вторичную несимметричную полосковую линию за счет сильной электромагнитной связи между ними. Герметизирующий диэлектрический элемент 6 установлен в промежутке между указанными диэлектрическими подложками 2 и 4.
Герметизирующий диэлектрический элемент 6 представляет собой, например, лист диэлектрика с малыми диэлектрическими потерями, выдерживающего перепад давления между объемами первичной и вторичной несимметричных полосковых линий.
Герметизирующий диэлектрический элемент 6 по всем его торцевым поверхностям покрыт герметизирующими составами, например, стеклами.
Полосковый направленный ответвитель работает следующим образом:
СВЧ энергия подается в отрезок первичной несимметричной полосковой линии с токонесущим проводником 3 на диэлектрической подложке 2 и частично ответвляется в области связи через герметизирующий диэлектрический элемент 6 в отрезок вторичной несимметричной полосковой линии с токонесущим проводником 5 на диэлектрической подложке 4 и выделяется только на одном из двух ее концов, обеспечивая направленность ответвителя. СВЧ энергия, ответвленная и выделенная на одном конце отрезка вторичной несимметричной полосковой линии с токонесущим проводником 5, поступает на вход прибора, работающего при атмосферном давлении, в частности, частотомера (на чертеже не показан). На другом конце отрезка вторичной несимметричной полосковой линии с токонесущим проводником 5 установлена согласованная нагрузка (на чертеже не показана), поглощающаяся просочившуюся СВЧ энергию за счет конечной величины направленности полоскового направленного ответвителя.
Сопоставление параметров, характеризующих заявляемое изобретение и прототип, позволяет сделать вывод о том, что заявляемый направленный ответвитель обеспечивает возможность измерения характеристик сигнала, полученного в области высокого давления, приборами, работающими при атмосферном давлении, то есть вывод СВЧ энергии из объема, заполненного газом под высоким давлением, в объем, заполненный воздухом под низким давлением, обеспечивается наличием в конструкции направленного ответвителя двух независимых диэлектрических подложек 2 и 4 с промежутком между ними, который заполнен герметизирующим диэлектрическим элементом 6, а токонесущие проводники 3 и 5 первичной и вторичной несимметричных полосковых линий соответственно загнуты в области связи на торцевые поверхности диэлектрических подложек 2 и 4.