Резистивная свч-нагрузка
Использование: в качестве образцового сопротивления или эквивалентного сопротивления для аттестации коаксиальных измерителей КСВ и полного сопротивления, Сущность изобретения: резистивная СВЧ нагрузка содержит отрезок коаксиальной линии 1, закороченный на одном конце, к внутреннему проводнику 2 которой подключен цилиндрический резистор 3. Внутренний диаметр внешнего проводника на длине цилиндрического резистора 3 имеет диаметр меньше, чем на остальной длине. Вокруг цилиндрического резистора 3 со стороны его подключения к внутреннему проводнику 2 во внешнем проводнике 1 выполнена кольцевая канавка 4. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. fe
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 Н 01 P 1/26
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4845249/09 (22) 27.06.90 (46) 30.07.93. Бюл. ЬЬ 28 (71) Сибирский государственный a Ho- еследовательский институт метрологии (72) Ю.В.Кондаков, В.Е.Рассохина, Н.А.Рогожкина и Л.К.Штуден (56) Львов Е.А. Сверхширокополосные коаксиальные нагрузки на новых резисторах./Техника средств связи. Сер.
Радиоизмерительная техника. — 1980, вып.
6(31), с. 112.
Чейнке Х., Гундлах Ф. Радиотехнический справочник. -т. 1, — M.Ë.: 1960, с, 71-72. (54) РЕЗИСТИВНАЯ СВЧ-НАГРУЗКА (57) Использование: в качестве образцового сопротивления или эквивалентного сопро.... Ж „„1830563 А1 тивления для аттестации коаксиальных измерителей КСВ и полного сопротивления.
Сущность изобретения: резистивная СВЧ нагрузка содержит отрезок коаксиальной линии 1, эакороченный на одном конце, к внутреннему проводнику 2 которой подключен цилиндрический резистор 3. Внутренний диаметр внешнего проводника на длине цилиндрического резистора 3 имеет диа-. метр меньше, чем на остальной длине. Вокруг цилиндрического резистора 3 со стороны его подключения к внутреннему проводнику 2 во внешнем проводнике 1 выполнена кольцевая канавка 4, 2 з,п. ф-лы, 2 ил.
1830563
Предполагаемое изобретение относится к технике СВЧ измерений и может быть использовано в качестве оконечного элемента для создания режима бегущих волн в коаксиальных линиях передач, в качестве образцового сопротивления при аттестации измерителей КСВН и полного сопротивления, а также как эквивалент реальных нагрузок.
Целью данного изобретения является расширение рабочего частотного диапазона в сторону высоких частот путем более полной компенсации реактивной составляющей полного входного сопротивления резистора.
Для этого в резистивной СВЧ нагрузке, содержащей отрезок коаксиальной линии передачи, закороченный на одном конце и к внутреннему проводнику которого со стороны закороченного конца подключен цилиндрический резистор заданной длины, а внутренний диаметр внешнего проводника на длине цилиндрического резистора имеет диаметр меньше, чем на остальной длине, во внешнем проводнике отрезка коаксиальной линии передачи вокруг цилиндрического резистора, со стороны его подключения к внутреннему проводнику, выполнена кольцевая канавка. При этом над резистором образуется тонкостенный экран, диаметр которого выбирается из соотношения;
=1,5-1,6, (1) дэфф.реэ. где Оэкр — диаметр тонкостенного экрана;
daôô.påa. — эффективный диаметр резистора, который зависит от его конструктивных особенностей.
Электрическая длина кольцевой канавки, образующей короткозамкнутую компенсирующую линию, включенную последовательно с входным сопротивлением резистора, выбирается такой, чтобы выполнялось соотношение:
tg 0max 6 + fmax (2)
Pv. 3 +1П6Т где 64ах — электрическая длина компенсирующего участка на максимальной частоте
fmax рабочего диапазона нагрузки;
%,s max- электрическая длина компенсирующего участка на частоте 0,5fmax
fmax .-Г- Г ц)
63
lR — длина рЕЗиСтОра, Это соответствует длине резистора
0,21il, в то время как обычная компенсация (прототип) позволяет использовать резистор до частоты, на которой длина резистора не более 0,10-0;121, т.е. в нашем случае имеем выигрыш по частоте в 1,75-2 раза, Эффект обусловлен тем, что в прототипе компенсируется и входная реактивность резистора, и дополнительная емкость на скачке диаметров в начале резистора, а в нашем случае эта емкость практически отсутствует.
Волновое сопротивление компенсиру- ющей линии выбирается из условия: о комп. + 60ln д — — (3)
D экр, 10 „, (4 ) где я- диэлектрическая постоянная заполнителя.
Входное сопротивление резистора в плоскости, соответствующей его началу, определяется выражением: фТ ЮЯГ, J со Со (PQ) + ) c0 Lot) ° j а) Со1=В+)Х, (5) где Ro> — погонное сопротивление линии с резистором;
Loj — погонная индуктивность линии с
40 резистором
Cot — погонная емкость линии с резисторам;
Ro - — — 1;
Ro Ом..
IR мМ
45 Йо сопротивление резистора постоямному току;
0555. нГн
4эфф.рвэ. мм
Co1- — ) .
1 пФ
50 18 I„ à оэфф. рвэ.
По сравнению с прототипом заявляемая реэистивная СВЧ нагрузка обладает следующими новыми существенными признака55 ми: от плоскости, где начинается резистор, во внешнем проводнике отрезка коаксиальной линии передачи вокруг цилиндрическаго резистора выполнена кольцевая канавка, делающая начальную часть внешнего проводника над резистором тонкостенным и коZ0 комп. - (4)
tg ax где 0 — диаметр внешнего проводника коаксиальной линии;
15 Xex.max реактивная составляющая полного входного сопротивления резистора на
fmax.
При заполнении компенсирующей короткозамкнутой линии диэлектриком выра20 жения (3) и (4) приобретают вид: — у 60 " О
1 (3 )
Оэкр.
Хах.вах
tg +max
1830563
При этом полной компенсации достичь не щ удаатся. Кроме того, е месте скачка диаметторая может быть заполнена диэлектриком.
Благодаря наличию этих признаков уменьшается емкость рассеяния, обусловленная скачком волнового сопротивления вблизи резистора, улучшается частотная зависимость активной составляющей полного . входного сопротивления.резистора, выравнивается частотный ход и расширяется в сторону высоких диапазон рабочих частот.
Новые признаки заявляемого решения, согласно данным заявителя, не присущи другим известным техническим решениям той же задачи, т.е. аналогам.
Результат, обусловленный новыми признаками заявляемого решения; улучшено согласование комплексного входного сопротивления нагрузки с волновым сопротивлением линии, расширен частотный диапазон аттестации измерителей КСВН и полного сопротивления одной нагрузкой с высокой точностью, ускорен процесс аттестации.
Авторам не известно применение совокупности новых признаков заявляемого решения для аттестации измерителей КСВН и полного сопротивления и согласования линий передач.
На фиг. 1, 2 показаны конструкции прототипа и предполагаемого изобретения. Та и другая резистивная СВЧ нагрузка содержат: внешний проводник 1, внутренний проводник 2 и резистор 3, соединенный с внутренним проводником 2.
Принципиальное отличие предлагаемой конструкции (фиг.2) состоит в том, что внешний проводник 1 имеет уменьшенный диаметр на всем участке над резистором 3 и определенным образом выполненную кольцевую канавку от плоскости подключения резистора 3 на некоторую глубину. Эта кольцевая канавка образует компенсирующую короткозамкнутую линию 4, включенную последовательно с входным сопротивлением резистора.
При работе в известной нагрузке(фиг.1) падающая волна большей частью поглощается резистором 3, но некоторая часть ее отражается от реактивных компонент линии с потерями, вследствие чего входное сопротивление однородной линии с резистором
3, включенным в центральный проводник 2, имеет индуктивный характер. Для компенсации этой индуктивности диаметр внешнего проводника 1 над частью резистора 3 уменьшается, увеличивая таким образом погонную емкость, чем и достигается эффект частичной компенсации реактивности. ра возникает дополнительная емкость, которую невозможно скомпенсировать. Это и вызывает резкое ухудшение нагрузки в области высоких частот.
5 Предлагаемая нагрузка работает следующим образом. СВЧ сигнал, поступающий на резистор, рассеивается частично резистором и частично отражается от него из-за наличия реактивных компонент jX. При вы10 бранном соотношении (1) полное входное сопротивление резистора определяется величиной:
R+jX=Ro+j(-0.15(5f+f )1и "р, (6) . бэфф.рез.
15 где 1 — частота, ГГц, Оно имеет емкостной характер и монотонно возрастает во всем диапазоне частот.
Реактивность, описанная формулой (6), может быть скомпенсирована путем после20 довательного включения реактивности противоположного знака и соответствующей величины. Такую реактивность создает короткозамкнутая линия, входное сопротивление которой Х» равно:
25 Хвх=Уокомп . tg 0 (7) где =60ln
Оэ«р.
О =1,2 f1 «(град.).
Условие (7) обеспечивает компенсацию
30 на одной частоте, а для компенсации в диапазоне частот необходимо, чтобы характер изменения компенсирующей реактивности соответствовал характеру изменения реактивной части в формуле (6). Это условие мо35 жет быть выполнено, но только приближенно. Наилучшие результаты получаются, если используется соотношение (2), Сочетание параметров конструкции позволяет обеспечить равномерную частот40 ную характеристику входного сопротивления в диапазоне частот от постоянного тока до 4уэ«.
В некоторых случаях выполнение условия (1) или условия (2) затруднено из-за не45 возможности свободно выбрать величины
К d и 1, заданные конструкцией. Тогда целесообразно заполнение компенсирующей короткозамкнутой линии диэлектриком полностью или частично. В этом случае электрическая длина компенсирующей линии будет составлять Й В, а волновое сопро «о п. тивл ение — — -.— Следует учесть также, что выражение (6)
55 является аппроксимацией для выбранного рекомендуемого соотношения диаметров и не учитывает, хотя и слабо выраженной, частотной зависимости активной составляюeQ R, которая в области высоких частот
1830563
th x 10
0t. к
01 к
R+jX, . (8) Составитель И. Лукина
Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Л, Филь е
Редактор С. Кулакова
Заказ 2524 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101 имеет некоторую тенденцию к уменьшению, Для более полной компенсации этого эффекта, компенсирующая линия может быть заполнена диэлектриком с большими потерями, например, обьемным СВЧ погло- 5 тителем. В этом случае входное сопротивление компенсирующей короткозамкнутой линии будет определяться выражением:. где 691к удельная проводимость компен- 15 сирующей линии с потерями;
Еоь — погонная индуктивность компенсирующей линии с потерями;
Соек — погонная емкость компенсирующей линии с потерями. 20
Величина активной составляющей компенсирующей короткозамкнутой линии с потерями В» является частотно-зависимой, возрастающей с повышением частоты. Это 25 позволяет частично компенсировать активную составляющую полного входного сопротивления резистора на высоких частотах, Формула изобретения
1. Резистивная СВЧ-нагрузка, содержащая отрезок коаксиальной линии передачи, закороченный на одном конце и к внутреннему проводнику которого со стороны эакороченного конца . подключен цилиндрический резистор, а внутренний диаметр внешнего проводника на длине цилиндрического резистора имеет диаметр меньше, чем на остальной длине. отл и ч аю щ а я с я тем, что, с целью расширения рабочего частотного диапазона в сторону высоких частот, во внешнем проводнике отрезка коаксиальной линии передачи вокруг цилиндрического резистора со стороны его подключения к внутреннему проводнику, выполнена кольцевая канавка.
2. Резистивная СВЧ нагрузка по п.1, отличающаяся тем, что кольцевая канавка заполнена диэлектрическим материалом.
3. Реэистивная СВЧ-нагрузка по п.1, отличающаяся тем, что кольцевая канавка заполнена поглощающим материалом.
