Полосковое устройство квадратурного деления и сложения свч сигналов
Владельцы патента RU 2551804:
Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" (RU)
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в широкополосных приемных, передающих и измерительных устройствах СВЧ. Технический результат - повышение уровня мощности СВЧ-сигналов и уменьшение потерь. Для этого полосковое устройство квадратурного деления и сложения СВЧ-сигналов содержит диэлектрическую плату, обратная сторона которой металлизирована, размещенную на металлическом основании, систему близко расположенных электромагнитно связанных полосковых проводников и четыре подводящих полосковых электрода, расположенных на лицевой стороне платы, при этом на обратной стороне платы соосно с системой связанных полосковых проводников сформировано прямоугольное окно в металлизации, по длине равное длине системы связанных проводников, а по ширине превышающее общую ширину системы связанных полосковых проводников, при этом в металлическом основании под сформированным окном формируется прямоугольная полость глубиной не менее половины толщины диэлектрической платы и шириной, превышающей более чем на 5% ширину окна в металлизации диэлектрической платы. 2 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в широкополосных приемных, передающих и измерительных устройствах СВЧ.
Известен микрополосковый направленный ответвитель (патент РФ №2101808), содержащий две электромагнитно связанные линии передачи, сформированные параллельно друг другу на диэлектрической подложке, обратная сторона которой полностью металлизирована, в который дополнительно введен замкнутый кольцевой проводник, сформированный вокруг линий передачи параллельно им. Недостатками данной конструкции являются ограниченный уровень мощности СВЧ сигналов и сложность формирования узких зазоров между полосками.
Известно микрополосковое направленное устройство (патент РФ №2364996), принятое за прототип, которое снабжено средствами усиления направленности в широкой полосе частот в виде трех емкостных пластин и узкой щели в металлизированном основании диэлектрической подложки, расположенной перпендикулярно системе связанных линий передачи. Недостатком данного устройства является громоздкость конструкции, связанная с необходимостью использования относительно толстых диэлектрических плат для реализации приемлемой электрической прочности и приемлемого уровня потерь.
Техническим результатом изобретения является возможность создания полоскового устройства квадратурного деления и сложения СВЧ-сигналов, удовлетворяющего требованиям малых габаритов и воспроизводимых электрических параметров.
Технический результат достигается тем, что на обратной стороне диэлектрической платы соосно с системой связанных полосковых проводников реализуется прямоугольное окно в исходно сплошной металлизации, по длине равное длине упомянутой системы связанных проводников, а по ширине превышающее общую ширину системы связанных проводников в зависимости от заданного коэффициента деления, при этом в металлическом основании под указанным окном формируется прямоугольная полость глубиной не менее половины толщины диэлектрической платы и шириной, превышающей не менее чем на 5% ширину окна в металлизации диэлектрической платы.
Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого изобретения из литературы не известны, поэтому оно соответствует критериям новизны.
Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, так как сочетание новых признаков с уже известными не очевидно для специалиста.
На рис.1 представлена топология системы электромагнитно связанных полосковых проводников 1, которые обеспечивают деление входного СВЧ сигнала на электроде 2 в заданном отношении между двумя выходными электродами 3 и 5 при том, что отраженные от нагрузок сигналы складываются и направляются на электрод 4, где устанавливается балластная нагрузка.
На рис.2 показано поперечное сечение устройства на диэлектрической плате типовой толщины 6 с прямоугольной полостью 7 под системой связанных полосковых проводников 1.
Пример конкретной реализации предлагаемого изобретения.
Необходимый уровень электрической и магнитной связи между полосковыми проводниками обеспечивается выбором отношения размеров зазоров между проводниками s и ширины самих проводников w для конкретной толщины h диэлектрической платы, которая выбирается исходя из требуемой электрической прочности устройства и достижения конструктивного единства полосковых устройств сопутствующих узлов.
Общая ширина системы связанных полосковых проводников d0 определяется количеством таких проводников n. При коэффициенте деления k=3÷6 дБ n=4, а при k>6 дБ n=2 для обеспечения условия малых габаритов устройства. Параметром оптимизации является ширина прямоугольного окна d1 в металлизации диэлектрической платы. Оптимизация проведена расчетным путем и подтверждена экспериментально.
Ширина полости в металлическом основании d2 должна превышать параметр d1 более чем на 5% для снижения потерь, связанных с перетеканием СВЧ токов с основания на металлизацию диэлектрической платы.
Согласно предложенной конструкции были изготовлены устройства с коэффициентами деления 3, 4.7, 6, 7 и 7.8 дБ. При этом использовались синтетические диэлектрические платы типа «Орлон» с толщиной 1.3 мм. Глубина прямоугольной полости в металлическом основании составила 0.7 мм. В таблице приведены основные параметры изготовленных устройств.
При такой реализации достигнута полоса рабочих частот 1-1.5 ГГц, коэффициент стоячей волны по напряжению входов/выходов не более 1.2, неидентичность коэффициента передачи - ±0.35 дБ.
| Таблица | ||||||
| Коэффициент деления 1 с, дБ | Количество полосковых проводников, n | Ширина полоскового проводника w, мкм | Зазор между полосковыми проводниками s, мкм | Ширина системы связанных полосковых проводников d0, мм | Ширина окна в металлизации диэлектрической платы d1, мм | Ширина полости в металлическом основании d2, мм |
| 3 | 4 | 180 | 120 | 1.08 | 3.5 | 4 |
| 4.7 | 4 | 330 | 370 | 2.43 | 3.5 | 4 |
| 6 | 4 | 300 | 600 | 3 | 4 | 4.5 |
| 7 | 2 | 1500 | 150 | 3.15 | 3.5 | 4 |
| 7.8 | 2 | 1700 | 250 | 3.65 | 3.5 | 4 |
Полосковое устройство квадратурного деления и сложения СВЧ-сигналов, включающее диэлектрическую плату, обратная сторона которой металлизирована, размещенную на металлическом основании, систему близко расположенных электромагнитно связанных полосковых проводников и четыре подводящих полосковых электрода, расположенных на лицевой стороне платы, отличающееся тем, что на обратной стороне платы соосно с системой связанных полосковых проводников сформировано прямоугольное окно в металлизации, по длине равное длине системы связанных проводников, а по ширине превышающее общую ширину системы связанных полосковых проводников, при этом в металлическом основании под сформированным окном формируется прямоугольная полость глубиной не менее половины толщины диэлектрической платы и шириной, превышающей более чем на 5% ширину окна в металлизации диэлектрической платы.
