Полосковый фазовращатель

Заявленное изобретение относится к области СВЧ техники и может быть использовано в качестве элементной базы для различных СВЧ приборов. Техническим результатом является увеличение рабочего диапазона частот, в пределах которого искажения временных интервалов в импульсном режиме незначительны. Изобретение представляет собой полосковый фазовращатель, содержащий первый и второй отрезки электромагнитно не связанных полосковых линий и электромагнитно связанный с ними вытянутый полосковый кольцевой проводник с парой протяженных и парой коротких сторон. Протяженные стороны кольцевого проводника электромагнитно связаны с соответствующими отрезками полосковых линий, причем два смежных конца этих отрезков соединены, а два других их конца являются рабочими плечами (входом/выходом) полоскового фазовращателя. Вытянутый полосковый кольцевой проводник выполнен с различной шириной его протяженных сторон, при этом ширина соответствующих отрезков полосковых линий равна ширине протяженных сторон кольцевого проводника. 6 ил.

 

Предлагаемый полосковый фазовращатель (ПФВ) относится к области техники сверхвысоких частот (СВЧ) и может быть использован в качестве элементной базы как печатных многолучевых дипольных антенных решеток, так и генераторов, модуляторов и фазовых детекторов различного назначения.

Актуальность разработки таких фазовращателей обусловлена не снижающимися требованиями к антенным решеткам, усилителям и модуляторам СВЧ в отношении их согласования с источниками сигналов и нагрузками, улучшения массогабаритных показателей, а также упрощения технологии производства, включая монтажные, компоновочные и регулировочные работы. Для обеспечения современных требований и тенденций в микроволновом диапазоне целесообразно разработать компактные планарные полосковые фазовращатели, пригодные для реализации групповыми методами микроэлектроники и полосковых микросхем с минимальным использованием при производстве печатных плат СВЧ сверления, фрезерования и тому подобных технологических операций формообразования.

Известен ПФВ (названный в оригинале «фиксированный фазовращатель»), содержащий произвольное число пар каскадно соединенных отрезков электромагнитно связанных линий передачи с монотонно возрастающими, начиная от входа ПФВ, коэффициентами связи, описанный в работе: В.П. Мещанов, В.Д. Тупикин, С.Л. Чернышев. Коаксиальные пассивные устройства. - Саратов: Изд-во Саратовского ун-та, 1993. - 416 с., глава 12. Максимально удаленные от входа ПФВ концы последней, наиболее связанной пары отрезков в объемном стержневом исполнении, соединены между собой непосредственно (см. упомянутую работу, рис. 12.3(a)). В результате возникает необходимость формирования сквозного металлизированного отверстия при печатной полосковой реализации таких ПФВ на листовых фольгированных диэлектриках с полным наложением широких сторон электромагнитно связанных линий передачи последней пары, так как коэффициент связи этой пары может достигать 0,9183 (см. упомянутую работу, стр. 280, таблица 12.1(в), последняя ее строка). Наличие сквозного металлизированного отверстия в тонком диэлектрике не отвечает современным тенденциям в обеспечении высокой производственной технологичности, поскольку предпочтительной является полностью планарная печатная структура без каких-либо операций сверления, фрезерования или любых других способов формирования отверстий в диэлектрике, пусть даже и небольшой его толщины. Поэтому, хотя коэффициент перекрытия рабочего диапазона частот, в пределах которого искажения временных интервалов в импульсном режиме незначительны, по данным вышеупомянутой таблицы 12.1(в) составляет 9, описанный ПФВ не удовлетворяет современным требованиям одновременного обеспечения как широкополосности, так и высокой технологичности.

Известен также ПФВ (названный в оригинале "Constant-resistance coupled-line type equalizer" - «Устройство временной задержки на связанных линиях с постоянным их сопротивлением», см. патент США №4013981, опубл. 22.03.1977), содержащий произвольное число пар отрезков электромагнитно связанных полосковых линий с различными коэффициентами связи, но одинакового характеристического сопротивления, равного волновому сопротивлению питающего коаксиального кабеля или антенно-фидерного тракта проектируемой системы СВЧ. Отрезки могут быть соединены как каскадно (см. фиг. 5(A) Описания этого патента), так и последовательно (см. фиг. 6 упомянутого Описания). Возможен также и третий способ соединения, когда каскадно соединены лишь первые линии каждой пары отрезков (см. фиг. 8(A) цитированного Описания). Но такой способ соединения представляется непригодным для построения фазовращателей, так как фазовращатель - есть пассивный реактивный четырехполюсник с модулем комплексной передаточной функции, равным единице (вносимым затуханием, равным нулю) в рабочей полосе частот. Между тем, третий способ согласно фиг. 8(A) упомянутого Описания осуществляется с отбором мощности генератора в ряд балластных нагрузок, подключенных к клеммам вторых линий соответствующей пары отрезков электромагнитно связанных полосковых проводников. Если же реализовать ПФВ по 1-ому и/или 2-ому способам соединения, то согласно патенту США №4013981 следует соединить смежные концы последней пары отрезков связанных линий через резистор. При использовании печатной полосковой реализации на листовых фольгированных диэлектриках, когда в соответствующей паре электромагнитно связанных полосковых линий одна из линий расположена над другой линией и гальванически изолирована от нее диэлектрической пленкой/прокладкой, возникает необходимость гальванического соединения резистора с концами линий на лицевой и обратной стороне подложки сквозь нее. В этом случае уровень производственной технологичности будет еще меньше, чем у ПФВ, реализованного без резистора и описанного в вышеупомянутой работе В.П. Мещанова, В.Д. Тупикина, С.Л. Чернышева. Тем не менее, следует все-таки отметить, что рабочая полоса частот ПФВ согласно патенту США №4013981, в пределах которой искажения временных интервалов в импульсном режиме незначительны, может достигать нескольких тысяч мегагерц. Об этом свидетельствуют строки 42…49 столбца 1 Описания этого патента: "An object of the present invention is to improve an equalizer having excellent amplitude and phase characteristics in several thousand MHz frequency bands, which equalizer can be advantageously used in building-up network and communication systems, such as high-speed pulse code modulated (PCM) communication systems and coaxial transmission systems". И хотя эта полоса частот весьма значительна, все же описанный ПФВ не удовлетворяет современным требованиям одновременного обеспечения как широкополосности, так и высокой технологичности.

Известно также полосковое устройство временной задержки (названное в оригинале "Equalizers comprising interconnected directional couplers" - «Устройства временной задержки, содержащие соединенные между собой направленные ответвители», см. патент США №3382465, опубл. 07.05.1968), техническая сущность которого весьма близка к сущности предлагаемого ПФВ. Это устройство содержит два направленных ответвителя на связанных полосковых линиях передачи, плечи которых соединены согласно Формуле изобретения этого патента. В результате устройство формирует временную задержку (другими словами: вносит соответствующий фазовый сдвиг) импульсов (сигналов) в фидерном тракте проектируемой системы СВЧ, причем модуль комплексной передаточной функции (другими словами: вносимое затухание) меняется по диапазону частот. Об этом свидетельствуют строки 42...60 столбца 4 Описания упомянутого патента: "As an example, assume that the travelling wave tube's voltage gain is 20 dB at a lower frequency ƒ₁ of 700 mc, increases to 24.5 dB at a frequency ƒ₀ of 1050 mc. and decreases to 20 dB at 1400 mc. (ƒ₂). The 4.5 dB change in the tube's output voltage can be equalized with an equalizer having the loss characteristic shown in curve 64 of Fig. 2. Accordingly, the equalizer is constructed with two 0.636 parallel line couplers having their input and transmitted ports in series. For n=1, ƒ₀ is 350 mc; for n=2, ƒ₀ would be 210 mc. However, 2 times 210 mc. does not equal or exceed (ƒ₂-ƒ₁), i.e. 700 mc, whereas 2 times 350 mc. does equal it. Hence, the coupling sections are made a quarter-wavelength long at a frequency ƒ₀ of 350 mc. A typical equalizer for a travelling wave tube operating from 2 gc. to 4 gc. and constructed in this manner provides a maximum insertion loss at 3 gc. of 4.5 dB, with an accuracy of a 0.5 dB, and has a minimum insertion loss of less than 0.5 dB at the end frequencies 2 gc. and 4 gc". В результате, упомянутое устройство не может быть использовано в многолучевых дипольных антенных решетках и других устройствах СВЧ, где вносимое фазовращателем затухание должно быть близко к нулю во всем рабочем диапазоне частот.

Известен также ПФВ (названный в оригинале "Phase shifter" -«Фазовращатель», см. патент США №3146413, опубл. 25.08.1964), содержащий в одном варианте исполнения два, а в другом варианте - четыре направленных ответвителя на связанных полосковых линиях передачи, плечи которых соединены между собой согласно Формуле изобретения этого патента. В результате, фазовращатель вносит в фидерный тракт фазовый сдвиг произвольной величины при нулевом вносимом затухании. Об этом свидетельствуют строки 4…12 столбца 2 Описания этого патента: "As described below, the couplers are so arranged that energy entering the unit on one line is coupled in the same direction on the other line. Furthermore, the distances along the lines between the couplers are preferably equal. With this arrangement, all the energy entering the unit on one line is transferred to the other line, and thus the unit behaves as a single transmission line having a variable electrical length". Однако используемые в упомянутом патенте направленные ответвители на связанных полосковых линиях являются 3-децибельными четвертьволновыми. Об этом свидетельствуют строки 40…60 столбца 3 Описания упомянутого патента: "In strip line form, a parallel line directional coupler comprises the inner conductors of two transmission lines disposed parallel and in close proximity to each other, preferably for a length equivalent to a quarter wavelength at the operating frequency. Coupling between the inner conductors is achieved by the electric and the magnetic fields developed by an input current in one of the inner conductors. In effect, part of the input energy is transferred to the other conductor and travels in the opposite direction thereon; the remainder of the input energy is transmitted through the coupler on the first conductor. The proportion of the input current coupled to the second conductor increases as the space between the two conductors is decreased. Of particular interest in the present invention is a 3 dB directional coupler, in which one-half of the input current is coupled to the second conductor. When the length of the coupler is a quarter wavelength, the signal appearing at the output of the coupler on the input conductor is delayed in time with respect to the signal on the coupled conductor by a quarter wavelength, i.e., a phase lag of 90 degrees". Между тем, четвертьволновые направленные ответвители на связанных полосковых линиях характеризуются относительной полосой рабочих частот не более 66% (порядка одной октавы, см., например, работу: Справочник по элементам полосковой техники/ Под ред. А.Л. Фельдштейна. - М.: Связь, 1979. - 336 с, глава 3, стр. 71…99). Поэтому описанный в патенте США №3146413 и реализованный на таких ответвителях ПФВ не удовлетворяет современным требованиям по широкополосности, так как в двух- и многодиапазонных (или, что то же, многоканальных по частоте) системах СВЧ с защитными междуканальными нерабочими полосами частот, формируемыми соответствующими полосно-заграждающими фильтрами, необходимо перекрывать суммарную полосу частот не менее двух октав, а то и больше: до трех октав.

Известен также ПФВ, описанный в патенте Российской Федерации №1334221 от 30 августа 1987 года и выбранный в качестве прототипа предлагаемого изобретения. Этот ПФВ содержит отрезки связанных полосковых линий передачи, два смежных конца которых соединены, а два других конца являются соответственно входом и выходом фазовращателя. При этом вытянутый полосковый кольцевой проводник электромагнитно связан по всему периметру с отрезками связанных линий. Сигнал СВЧ, проходящий со входа на выход, претерпевает фазовый сдвиг, определяемый электрической длиной отрезков и степенью связи с ними вытянутого кольцевого проводника, в результате чего улучшается линейность изменения фазового сдвига при изменении частоты и соответственно уменьшается искажение временных интервалов в импульсном режиме функционирования. При этом полностью планарная печатная структура этого ПФВ не содержит каких-либо сквозных металлизированных отверстий, не требует применения операций сверления или фрезерования и отвечает критериям высокой производственной технологичности.

Однако, используемые в этом патенте отрезки электромагнитно связанных регулярных линий передачи, образующие четвертьволновый направленный ответвитель, характеризуются согласно упомянутому Справочнику под ред. А.Л. Фельдштейна относительно небольшим рабочим диапазоном частот (не более одной октавы), что не удовлетворяет современным требованиям по широкополосности при создании многофункциональных систем СВЧ.

Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является увеличение рабочего диапазона частот при одновременном обеспечении высокой производственной технологичности, в пределах которого искажения временных интервалов в импульсном режиме незначительны.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в известном полосковом фазовращателе, содержащем два отрезка полосковых линий и электромагнитно связанный с ними вытянутый полосковый кольцевой проводник с парой протяженных и парой коротких сторон, при этом протяженные стороны кольцевого проводника электромагнитно связаны с отрезками полосковых линий, причем два смежных конца отрезков полосковых линий соединены, а два других конца этих линий являются соответственно входом и выходом полоскового фазовращателя, отрезки полосковых линий электромагнитно не связаны, а вытянутый полосковый кольцевой проводник выполнен с различной шириной его протяженных сторон, причем ширина соответствующих отрезков полосковых линий равна ширине протяженных сторон вытянутого полоскового кольцевого проводника.

На фиг. 1 представлена топология двухсторонней печатной платы предлагаемого ПФВ на отечественном материале Ф4МБСФ, на фиг. 2 изображено поперечное сечение этой платы с указанием ключевых поперечных геометрических размеров топологии, на фиг. 3 показана эквивалентная схема замещения предлагаемого ПФВ в дециметровом диапазоне при условии существования в линиях ТЕМ волны, на фиг. 4 представлено поперечное сечение предлагаемого ПФВ с использованием симметричных полосковых линий в сплошном металлическом корпусе, на фиг. 5 изображена экспериментальная амплитудно-частотная характеристика модуля входного коэффициента отражения предлагаемого ПФВ в логарифмическом масштабе по оси ординат (то есть, в децибелах), на фиг. 6 показана экспериментальная фазо-частотная характеристика коэффициента передачи предлагаемого ПФВ.

Предлагаемый ПФВ (фиг. 1, серыми цветами различной насыщенности показаны проводящие слои обеих сторон тонкой диэлектрической подложки) содержит первый 1 и второй 2 отрезки электромагнитно не связанных полосковых линий и электромагнитно связанный с ними вытянутый полосковый кольцевой проводник 3 с парой протяженных 4, 5 и парой коротких 6, 7 сторон. При этом протяженные стороны 4 и 5 кольцевого проводника 3 электромагнитно связаны соответственно с отрезками 1 и 2 полосковых линий, причем два смежных конца 8 и 9 отрезков 1 и 2 соединены, а два других конца 10 и 11 являются рабочими плечами ПФВ, которые подключаются к коаксиальным кабелям или печатным полосковым линиям антенно-фидерного тракта. В силу обратимости ПФВ его входом может служить любой из концов 10 или 11. Сам вытянутый полосковый кольцевой проводник выполнен с различной шириной w₄ и w₅ его протяженных сторон 4 и 5, при этом ширина w_l и w₂ соответствующих отрезков 1 и 2 полосковых линий равна ширине w₄ и w₅ протяженных сторон 4 и 5: w₁=w₄, w₂=w₅. Для соединения концов 10 и 11 отрезков 1 и 2 с центральными штырьками коаксиально-полосковых разъемов (на фиг. 1 разъемы условно не показаны) предусмотрены короткие отрезки 12, 13 полосковых линий шириной w₀, характеристические сопротивления которых равны волновому сопротивлению ρ₀ коаксиального кабеля или печатных полосковых линий антенно-фидерного тракта, причем чаще всего ρ₀=50 Ом.

Электромагнитная связь отрезков 1 и 2 полосковых линий с полосковым кольцевым проводником 3 осуществляется за счет реализации кольцевого проводника с одной стороны тонкой диэлектрической пленки, например, Ф4МБСФ толщиной 0,12 мм (фиг. 1, позиция 14), на другой стороне которой с требуемым совмещением выполнены отрезки 1 и 2 (фиг. 2). При этом электромагнитная связь между полосковыми проводниками фрагментов топологии 1 и 4 обеспечивается посредством небольшого зазора s₁₄ между их смежными кромками, в то время как между фрагментами 2 и 5 - за счет полного их наложения. Во избежание нежелательной паразитной электромагнитной связи протяженных сторон 4 и 5 кольцевого проводника 3 (фиг. 1) предусмотрено разнесение фрагментов 4 и 5 (или, что то же: фрагментов 4 и 2, фиг. 2) на необходимое из конструктивно-технологических требований к полосковым печатным платам расстояние s₄₅ (или s₄₂; см. работу: И.П. Бушминский, Г.В. Морозов. Технологическое проектирование микросхем СВЧ. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 356 с.). Из этих же соображений выбираются величины зазоров s_lK, s_2K между внешними кромками линий 1 и 2 и стенками заземленного металлического корпуса фазовращателя (на фиг. 1 и фиг. 2 корпус условно не показан). Из вышеупомянутой работы И.П. Бушминского, Г.В. Морозова, стр. 41, следует также, что толщина t_F медной фольги, которой облицованы обе стороны диэлектрической пленки Ф4МБСФ (фиг. 2), составляет чаще всего 20 микрометров, а величина краевых полей в зоне соединения с коаксиально-полосковыми разъемами s_K=0,2…0,4 мм (фиг. 1). Для реализации двухсторонней печатной платы предлагаемого ПФВ с требуемым совмещением фрагментов используется общепринятая в отечественной радиопромышленности технология на основе травления медной фольги с пробельных мест пленки Ф4МБСФ с последующим химико-гальваническим покрытием печатного рисунка. Ключевые этапы этой технологии известны и описаны, например, в работе: Под ред. И.П. Бушминского, Конструкторско-технологические основы проектирования полосковых микросхем. - М.: Радио и связь, 1987. - 272 с.: ил.

Принцип действия предлагаемого ПФВ состоит в следующем.

Пусть амплитуда U_m входного гармонического СВЧ напряжения u₁₂ (t), подводимого от несимметричного относительно «земли» генератора через коаксиальный кабель и соответствующий коаксиально-полосковый разъем ко входу 12 ПФВ (фиг. 1; генератор, кабель и разъем условно не показаны), остается неизменной в широкой полосе частот, превышающей две октавы (другими словами: коэффициент перекрытия диапазона частот превышает 4). Полезная нагрузка, роль которой играет последующий функциональный узел проектируемой СВЧ системы с входным вещественным сопротивлением, равным волновому сопротивлению ρ₀ идущего от генератора коаксиального кабеля, подключается через аналогичный коаксиально-полосковый разъем к выходу 13 ПФВ (фиг. 1; нагрузка и второй разъем условно не показаны). Приложенное ко входу 12 ПФВ гармоническое напряжение

где:

U_m - амплитуда гармонического напряжения,

ω и ƒ - текущая круговая и циклическая частота соответственно,

ϕ₁₂ - начальная фаза,

создает в отрезках 1 и 2 СВЧ ток, который за счет электромагнитной связи этих отрезков соответственно с парой протяженных сторон 4 и 5 вытянутого кольцевого проводника 3 (фиг. 2) приводит к появлению наведенного тока, циркулирующего в проводнике 3. Суперпозиция электромагнитных полей обоих этих токов обусловливает в установившемся режиме поддержание неизменным по модулю выходного напряжения u₁₃ (t) ПФВ, причем

где ψ - фазовый сдвиг, вносимый ПФВ.

В результате происходит задержка выходного СВЧ напряжения u₁₃(t) относительно входного u_l2(t) по фазе на величину ψ, причем частотная характеристика фазового сдвига ψ(ƒ) весьма близка к линейной зависимости в широкой полосе частот. Для математического моделирования процесса задержки по фазе и обоснования последующих расчетов геометрических размеров заявляемого ПФВ целесообразно выполнить его декомпозицию и представить печатный ПФВ (фиг. 1) эквивалентной схемой при условии существования в линиях поперечной ТЕМ волны. Процедура такой декомпозиции описана в работе: «Устройства СВЧ и антенны» / Под ред. Д.И. Воскресенского. - М.: Радиотехника, 2016. - 560 с., глава 6 «Устройства СВЧ (методы анализа)», параграф 6.1 «Принцип декомпозиции». Согласно ей, вначале электромагнитно связанные отрезки 1 и 4 линий (фиг. 2) представляются первым восьмиполюсником (4-плечим устройством) с нумерацией плеч 1', 2', 3' и 4' (фиг. 3), причем плечо 1' образовано концом 10 отрезка 1 (фиг. 1), плечо 2' - соответствующим концом стороны 4 кольцевого проводника 3, плечо 3' - концом 8 отрезка 1, плечо 4' - вторым концом стороны 4 кольцевого проводника 3. Затем электромагнитно связанные отрезки 2 и 5 (фиг. 2) представляются вторым восьмиполюсником с нумерацией плеч 1'', 2'', 3'' и 4'' (фиг. 3), где плечо 1'' образовано концом 11 отрезка 2, плечо 2'' - соответствующим концом стороны 5 кольцевого проводника 3, плечо 3'' - концом 9 отрезка 2, плечо 4'' - вторым концом стороны 5 кольцевого проводника 3. Для большей наглядности и удобства восприятия материала на фиг. 3 вместе с нумерацией плеч восьмиполюсников продублирована часть позиций, указанных на фиг. 1. При этом оба восьмиполюсника по существующей классификации являются четвертьволновыми направленными ответвителями с коэффициентами связи k₁₄, k₂₅ и матрицами рассеяния [S'] и [S''] соответственно (см. вышеупомянутый Справочник под. ред. А.Л. Фельдштейна, раздел 3 - «Направленные ответвители на связанных однородных линиях»):

где θ - электрическая длина печатных линий 1, 2 и сторон 4, 5;

ƒ₀ - центральная частота рабочего диапазона.

В соответствии с топологией ПФВ (фиг. 1) короткая сторона 6 вытянутого кольцевого проводника 3 образует соединение верхних (ориентация согласно фиг. 1) концов его протяженных сторон 4 и 5, а короткая сторона 7 - соединение нижних концов протяженных сторон 4 и 5. При этом, хотя короткая сторона 6 является однородной полосковой линией шириной w₀, а короткая сторона 7 образована скачкообразным соединением полосковых линий шириной w₄ и w₅, в дециметровом диапазоне волн длина коротких сторон 6 и 7, фактически равная расстоянию s₄₂+w₅/2+w₄+s_l4/2 между средними линиями левого и правого (ориентация согласно фиг. 1) печатных фрагментов двухсторонней топологии предлагаемого ПФВ, существенно меньше длины как отрезков 1, 2, так и протяженных сторон 4, 5. Поэтому в этом диапазоне волн можно пренебречь электрической длиной коротких сторон 6, 7 по сравнению с электрической длиной в линий 1, 2 и сторон 4, 5 (см. пример далее).

В результате на эквивалентной схеме фиг. 3 плечи 2' и 2'', 3' и 3'', 4' и 4'' соединены непосредственно, а плечи 1' и 1'' являются входом/выходом ПФВ, причем электрической длиной коротких отрезков 12 и 13 полосковых линий шириной w₀ (фиг. 1) в дециметровом диапазоне волн можно также пренебречь по сравнению с электрической длиной 9. Поэтому получившийся четырехполюсник (двуплечее устройство) с нумерацией плеч 1^F и 2^F будет вполне адекватной эквивалентной схемой предлагаемого ПФВ, имея при этом матрицу рассеяния [S^F], структура которой определяется согласно методике ее нахождения по известным матрицам (3). Эта методика описана в работе Б.М. Машковцев, К.Н. Цибизов, Б.Ф. Емелин «Теория волноводов», Л.: Наука, 1966, 352 стр. , и ее применение приводит к следующему результату:

где:

Поскольку ПФВ является четырехполюсником с нулевым вносимым затуханием то модуль элемента матрицы (4) должен быть равен единице, а элемент должен быть равен нулю во всей рабочей полосе частот ПФВ: Для достижения этого решается задача поиска оптимальных коэффициентов связи k₁₄ и k₂₅, при которых Методом нелинейной параметрической оптимизации при ограничениях 0<k₁₄<1 и О<k₂₅<1 с помощью программного комплекса "Mathcad" были найдены следующие значения коэффициентов связи:

При таких коэффициентах связи вносимое затухание ПФВ равно нулю, а его фазочастотная характеристика ψ(ƒ) (формула (2)) отличается от линейного закона на ±2° в относительной полосе часто 98% (полторы октавы), что в 1,52 раза больше, чем у прототипа.

Ниже представлен пример реализации, подтверждающий достижение технического результата в экспериментальном образце предлагаемого ПФВ на связанных симметричных полосковых линиях с найденными коэффициентами связи (5), заключенных в сплошной металлический корпус (фиг. 4, позиция 15). Здесь в качестве верхнего 16 и нижнего 17 диэлектрических слоев симметричной полосковой линии (фиг. 4) рекомендуется выбрать заготовки из материала ФАФ-4Д толщиной а=1,5 мм с относительной диэлектрической проницаемостью ε_r=2,5, величина которой совпадает с таковой для материала Ф4МБСФ, из которого выполнена тонкая диэлектрическая пленка 14 с двухсторонней топологией предлагаемого ПФВ (фиг. 1). Конкретные величины геометрических размеров этой топологии находятся исходя из найденных коэффициентов связи (5) по материалам вышеупомянутых Справочника под ред. А.Л. Фельдштейна и работы И.П. Бушминского, Г.В. Морозова, что приводит к следующим значениям (фиг. 1, фиг. 2, в миллиметрах):

При этом габаритные размеры В и С двухсторонней платы ПФВ выбраны из условия обеспечения центральной частоты ƒ₀=580 МГц. В качестве питающего коаксиального кабеля использован полужесткий кабель РК-50-2-25А (ρ₀=50 Ом). Входной коэффициент отражения и фазовый сдвиг измерены с использованием векторного анализатора цепей Agilent N524A (PNA-X) и представлены на фиг. 5 (позиция 18) и фиг. 6 (позиция 19) соответственно.

Таким образом, представленные результаты свидетельствуют о решении поставленной задачи: увеличение рабочего диапазона частот при одновременном обеспечении высокой производственной технологичности, в переделах которого искажения временных интервалов в импульсном режиме незначительны, достигнутое за счет использования кольцевого проводника с различной шириной его протяженных сторон. В описанном конкретном ПФВ относительная полоса рабочих частот увеличена по сравнению с прототипом в 1,52 раза. При этом в печатной плате предлагаемого ПФВ отсутствуют сквозные металлизированные отверстия, в результате чего не требуется привлечение технологической операции сверления специальными твердосплавными сверлами и последующих операций ультразвуковой очистки стенок отверстий от диэлектрической и металлической стружки и заусенцев после сверления, а также химико-гальванической металлизации стенок очищенных отверстий на всю их глубину.

Указанные обстоятельства в совокупности позволяют рекомендовать предлагаемый ПФВ для использования в печатных многодиапазонных усилителях, модуляторах и тому подобных устройствах и системах СВЧ, включая печатные многолучевые фазированные антенные решетки, когда предъявляются повышенные требования к широкополосности и уровню производственной и эксплуатационной технологичности.

Полосковый фазовращатель, содержащий два отрезка полосковых линий и электромагнитно связанный с ними вытянутый полосковый кольцевой проводник с парой протяженных и парой коротких сторон, при этом протяженные стороны кольцевого проводника электромагнитно связаны с отрезками полосковых линий, причем два смежных конца отрезков полосковых линий соединены, а два других конца этих линий являются соответственно входом и выходом полоскового фазовращателя, отличающийся тем, что отрезки полосковых линий электромагнитно не связаны, а вытянутый полосковый кольцевой проводник выполнен с различной шириной его протяженных сторон, причем ширина соответствующих отрезков полосковых линий равна ширине протяженных сторон вытянутого полоскового кольцевого проводника.