Согласованная микрополосковая нагрузка

Полезная модель относится к радиотехнике и предназначена для использования в антенно-фидерных трактах различного назначения. Задачей предлагаемой полезной модели является создание нагрузки с КСВН <1,05 в дециметровом диапазоне волн 1000-1500 МГц. Поставленная задача решается тем, что нагрузка выполнена на диэлектрической подложке из оксида алюминия со стороной 11,8×11,4 мм, на лицевой поверхности которой выполнены два резистора и контактирующие с ними микрополосковый отрезок и П-образный проводник, при этом для тракта, работающего на частотах 1000-1500 МГц, диэлектрическая подложка имеет толщину 2,0 мм, горизонтальная часть П-образного проводника выполнена шириной 1,8 мм, вертикальные части - шириной 0,7 мм, а ширина микрополоскового отрезка 1,6 мм. Предложенная полезная модель согласованной микрополосковой нагрузки имеет в полосе рабочих частот 1000-1500 МГц КСВН не более 1,05 и рабочую мощность до 8 Вт в фидерном тракте с волновым сопротивлением 50 Ом. 1 п ф., 2 илл.

Полезная модель относится к радиотехнике и предназначена для использования в антенно-фидерных трактах различного назначения.

Известна микрополосковая нагрузка, представленная в описании к патенту на полезную модель Российской Федерации 103984 с приоритетом от 11.06.2010. Нагрузка включает диэлектрическую подложку с отрезком микрополосковой линии и резистивным элементом с одной стороны подложки, который выполнен в виде двух прямоугольных резисторов, расположенных по разные стороны от отрезка микрополосковой линии и примыкающих одной стороной к этому отрезку, а противоположные стороны этих резисторов замыкаются между собой через П-образный проводник с установленной в его середине перемычкой на земляной слой, выполненный на другой стороне подложки. При этом горизонтальная и вертикальные части П-образного проводника имеют одинаковую ширину. Диэлектрическая подожка выполнена из оксида алюминия и имеет условное наименование «Поликор».

Данная нагрузка выбрана в качестве прототипа.

Недостатком указанной нагрузки [микрополосковой платы) является то, что она имеет необходимые электрические характеристики только в метровом диапазоне волн 1-400 МГц, в частности коэффициент стоячей волны напряжения КСВН здесь не превышает 1,05. На более высоких частотах 1000-1500 МГц КСВН возрастает до значительной величины ~ 2-2,5, что в большинстве случаев неприемлемо для антенно-фидерных трактов.

Задачей полезной модели является разработка конструкции нагрузки с низким КСВН<1,05 в дециметровом диапазоне волн 1000-1500 МГц при сохранении тех же габаритов и топологии резистивных проводников, что и в прототипе. - -

КСВН подобных нагрузок в полосковых схемах, содержащих резисторы, выполненные в виде тонкопленочных слоев, зависит от входного сопротивления такого резистора. См. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств, С.И. Бахарев и др., издательство «Радио и связь» М, 1982 г. с.181. Резистор, включенный в полосковую линию, представляет собой отрезок линии передачи, выполненный из материала с высоким поверхностным сопротивлением. Входное сопротивление резистора

R=Rsl/w - номинальное сопротивление резистора [Rs - поверхностное сопротивление резистивного участка); С - емкость резистора - паразитная емкость (можно оценить по формуле емкостного конденсатора) l - длина резистора, w - ширина резистора.

Емкость резистора как плоскостного конденсатора рассчитывается по формуле:

- диэлектрическая проницаемость материала «Поликор» [=9,8), S - площадь обкладки [в частности, где топология нагрузки), d -величина зазора между обкладками [толщина диэлектрической подложки). См. книгу И.В. Савельев, Курс физики, том II, издательство «Наука», М, 1966, с.71. Из формулы (2) видно, что емкость конденсатора зависит от толщины подложки. Если в прототипе толщина подложки равна 0,5 мм, а в предложенной модели она выбрана 2 мм, то емкость уменьшилась в 4 раза.

Уменьшая в резисторе паразитную емкость, мы добиваемся уменьшении КСВН.

Для получения заданного КСВН дополнительно используете компенсирующая индуктивность, выполненная в виде П - образного проводника, замыкающего противоположные стороны резисторов имеющего в середине перемычку на земляной слой. Варьиру размерами этого проводника и размерами микрополосковой линии получаем заданные параметры. Так ширина горизонтальной част проводника должна быть в пределах 1,7 до 1,9 мм, а ширин вертикальных частей от 0,6 до 0,8 мм и ширина микрополосковой лини (вход) от 1,5 до 1,7 мм. В результате достигается необходимый КСВ: нагрузки в дециметровом диапазоне, т.е. не превышающий значени 1,05 в полосе частот 1000-1500 МГц, таким образом, достигнут поставленная задача.

Подложки для плат СВЧ диапазона, выпускаемые отечественно промышленностью, выбираются из стандартного ряда ОСТ92-1659-81 таблица 2. Толщина выпускаемых подложек для СВЧ плат имеб дискретный ряд: 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5.

В полезной модели толщина подложки выбрана из этого ряда - 2,0 мм Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. показана топология - лицевая плоскость микрополосковой плат нагрузки, а на фиг.2 вид сверху. На чертеже показаны; 1 диэлектрическая подложка; 2, 3 - резистивный слой; 4 - отрезе микрополосковой линии (вход); 5 - горизонтальная часть П-образного проводника; 6,7 - вертикальные части П-образного проводника; 8 перемычка между П-образным проводником и земляным слоем 9,чер<который нагрузка паяется к корпусу.

На чертеже указаны номинальные (среднеарифметические) размеры элементов нагрузки. Геометрические размеры платы 11,8×11,4×2,0. мм [длина × ширина × толщина). Данная нагрузка в тракте с волновым сопротивлением 50 Ом имеет в полосе рабочих частот 1000- 1500МГц КСВН не более 1,05, и рабочую мощность до 8 Вт.

Таким образом, предлагаемая согласованная микрополосковая нагрузка вследствие, установленного сочетания конструктивных геометрических размеров подложки, позволяет для тракта с волновым сопротивлением 50 Ом, работающего в частотном диапазоне 1000-1500 МГц, снизить КСВН более чем в 2 раза (по сравнению с прототипом) до величины не более 1,05.

Согласованная микрополосковая нагрузка, включающая диэлектрическую подложку из оксида алюминия с отрезком микрополосковой линии и резистивным слоем, выполненным в виде двух прямоугольных резисторов, расположенных по разные стороны от отрезка микрополосковой линии и примыкающих одной стороной к этому отрезку, а противоположные стороны этих резисторов замыкаются между собой через П-образный проводник с установленной в его середине перемычкой на земляной слой, выполненный на противоположной плоскости подложки, отличающаяся тем, что в пятидесятиомном тракте, работающем на частотах 1000-1500 МГц, для обеспечения КСВН меньше 1,05 диэлектрическая плата выполнена на подложке толщиной 2 мм, а ширина горизонтальной части П-образного проводника выполнена в пределах 1,71,9 мм, ширина вертикальных частей - 0,60,8 мм, а ширина микрополосковой линии - 1,51,7 мм.