Квадратурный полосковый направленный ответвитель

Предлагаемая полезная модель относится к области техники СВЧ и может быть использовано в широкополосных системах радиосвязи, телекоммуникации, радиолокации и измерительных системах.

Задача полезной модели - расширение рабочей полосы частот, уменьшение габаритов, упрощение конструкции устройства.

Поставленная задача достигается тем, что в квадратурном полосковом направленном ответвителе, выполненном на диэлектрической подложке, на верхнем и нижнем основаниях которой нанесены экранные проводники, и содержащий одну область сильной электромагнитной связи, образованную токонесущими проводниками с плавно изменяющимися погонными параметрами, диэлектрическая подложка выполнена трехслойной, при этом токонесущие проводники размещены по обеим сторонам среднего тонкого слоя, входное плечо первичной линии, выходные плечи первичной и вторичной линии и развязанное плечо вторичной линии выполнены в виде отрезков компланарной полосковой линии, расположенных на верхнем основании подложки, причем все плечи соединены с токонесущими проводниками через металлизированные отверстия, в квадратурный полосковый направленный ответвитель дополнительно введены одинаковые выборки, размещенные на верхнем и нижнем основаниях подложки.

Материалом подложки может быть выбрана низкотемпературная керамика. Геометрическая форма каждой выборки подобна форме области сильной электромагнитной связи токонесущих проводников и представляет собой две соединенные между собой основания трапеции.

Предлагаемая полезная модель относится к области техники СВЧ и может быть использовано в широкополосных системах радиосвязи, телекоммуникации, радиолокации и измерительных системах.

Известен направленный ответвитель (НО), описанный в [1]. Данный НО содержит одну область электромагнитной связи, образованную токонесущими проводниками с постоянными погонными параметрами, расположенными друг над другом и разделенными тонким слоем диэлектрика. Конструкция реализована в трех слоях фольгированного диэлектрика. Данный НО имеет переходное затухание 3 дБ, неравномерность коэффициента передачи в диапазоне рабочих частот 0,15 дБ и развязку - 25 дБ, однако коэффициент перекрытия такого НО составляет 1,55.

Известен НО, описанный в [2]. Данный НО реализован в трех диэлектрических слоях многослойной керамической подложки, изготовленной по технологии LTCC. Устройство состоит из двух одинаковых секций, одна часть каждой секции расположена на верхнем слое подложки, а вторая - во внутреннем слое. НО обеспечивает ослабление сигнала в каждом из каналов не более 0,3 дБ и фазовый сдвиг 90° без подключения дополнительных фазовращателей. Однако конструкция НО является достаточно сложной, т.к. каждая из секций НО имеет достаточно сложную топологию и состоит из трех токонесущих проводников. Коэффициент перекрытия НО составляет 2,26.

Известен НО, описанный [3], наиболее близкий по технической сути и выбранный за прототип. Данный ответвитель содержит две электромагнитно связанные линии передачи с плавно изменяющимися погонными параметрами, сформированные на противоположных сторонах тонкого слоя диэлектрика с полным наложением линий в центральной их части. Линии сформированы на противоположных сторонах тонкого слоя диэлектрика, в качестве которого использованы стандартные двухсторонне фольгированные пленки. Представленный НО имеет широкий диапазон рабочих частот (600-6000 МГц). Однако такого рода конструкция восприимчива к влиянию технологических допусков, а также к точности совмещения пленок. Устройство требует дополнительной настройки из-за не идентичности электрических характеристик различных образцов. Предлагаемая полезная модель избавлена от перечисленных выше недостатков.

Задача полезной модели - расширение рабочей полосы частот, уменьшение габаритов, упрощение конструкции устройства.

Поставленная задача достигается тем, что в квадратурном полосковом направленном ответвителе, выполненном на диэлектрической подложке, на верхнем и нижнем основаниях которой нанесены экранные проводники, и содержащий одну область сильной электромагнитной связи, образованную токонесущими проводниками с плавно изменяющимися погонными параметрами, диэлектрическая подложка выполнена трехслойной, при этом токонесущие проводники размещены по обеим сторонам среднего тонкого слоя, входное плечо первичной линии, выходные плечи первичной и вторичной линии и развязанное плечо вторичной линии выполнены в виде отрезков компланарной полосковой линии, расположенных на верхнем основании подложки, причем все плечи соединены с токонесущими проводниками через металлизированные отверстия, в квадратурный полосковый направленный ответвитель дополнительно введены одинаковые выборки, размещенные на верхнем и нижнем основаниях подложки.

Материалом подложки может быть выбрана низкотемпературная керамика. Геометрическая форма каждой выборки подобна форме области сильной электромагнитной связи токонесущих проводников и представляет собой две соединенные между собой основания трапеции.

Достигаемым техническим результатом является снижение КСВН в рабочей полосе частот, уменьшение разброса коэффициента передачи, увеличение развязки.

На фиг.1 представлена конструкция предлагаемого технического решения, содержащая многослойную диэлектрическую подложку 1, токонесущие проводники 2, экранные проводники 3, выборки 4, первое 5 и второе 6 плечи первичной линии, первое 7 и второе 8 плечи вторичной линии. На фиг.2 представлена амплитудно-частотная характеристика НО, на фиг.3 - частотная зависимость входа / выходов КСВН: сплошной линией представлены измеренные характеристики, пунктирной линией - результаты моделирования.

НО работает следующим образом.

При возбуждении одного из плеч первичной линии (5), образованного одним из токонесущих проводников (2), часть мощности передается в другое плечо этой линии (6), а часть - в одно из плеч вторичной линии (7), образованного вторым токонесущим проводником. При этом во второе плечо вторичной линии (8) мощность не передается, и оно оказывается развязанным относительно возбуждаемого плеча первичной линии (5). Таким образом, при подаче СВЧ-сигнала на вход плеча (5) НО входная мощность распределяется в выходных плечах (6) и (7) с переходным затуханием 3±0,2 дБ, а плечо (8) остается развязанным относительно возбуждаемого плеча (5). Величину связи между каналами можно варьировать, изменяя толщину среднего диэлектрического слоя, т.е. зазор между токонесущими проводниками (2) в области сильной электромагнитной связи, ширину токонесущих проводников (2), а также смещение между токонесущими проводниками (2) в плоскости XY.

Для получения устройства с меньшими габаритами можно использовать средний диэлектрический слой, образующий зазор между токонесущими проводниками (2) в области электромагнитной связи, с диэлектрической проницаемостью, отличной от диэлектрической проницаемости слоев, расположенных между токонесущими (2) и экранными проводниками (3).

Источники информации

1. Патент РФ 2364997, С1, H01Р 5/18, опубл.20.08.2009 г.

2. Патент РФ 2340050, С1, H01Р 5/18, опубл. 27.11.2008 г.

3. Патент РФ 2174729, С2, H01Р 5/18, опубл. 10.10.2001 г.

1. Квадратурный полосковый направленный ответвитель, выполненный на диэлектрической подложке, на верхнем и нижнем основаниях которой нанесены экранные проводники, и содержащий одну область сильной электромагнитной связи, образованную токонесущими проводниками с плавно изменяющимися погонными параметрами, отличающийся тем, что диэлектрическая подложка выполнена трехслойной, при этом токонесущие проводники размещены по обеим сторонам среднего тонкого слоя, входное плечо первичной линии, выходные плечи первичной и вторичной линий и развязанное плечо вторичной линии выполнены в виде отрезков компланарной полосковой линии, расположенных на верхнем основании подложки, причем все плечи соединены с токонесущими проводниками через металлизированные отверстия, в квадратурный полосковый направленный ответвитель дополнительно введены одинаковые выборки, размещенные на верхнем и нижнем основаниях подложки.

2. Квадратурный полосковый направленный ответвитель по п.1, отличающийся тем, что материалом подложки выбрана низкотемпературная керамика.

3. Квадратурный полосковый направленный ответвитель по п.1, отличающийся тем, что геометрическая форма каждой выборки подобна форме области сильной электромагнитной связи токонесущих проводников и представляет собой две соединенные между собой основания трапеции.