Рефлектометр

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - улучшение согласования и расширение полосы рабочих частот. На рефлектометр поступает СВЧ-мощность, которая от входа I направляется по микрополосковому отрезку входной СВЧ-линии 6 передачи через резисторы 3 и 4 и выходные микрополосковые отрезки выходных СВЧ-линий 7 и 8 передачи к выходам II и III и отражается от выхода III с заданным коэф. отражения. Мощность на выходе III поглощается подключенной к нему микрополосковой нагрузкой. В результате отражения волны от выхода III между точками подключения детекторного диода 11 к линиям 7 и 8 появляется напряжение разбаланса, которое пропорционально величине коэф. отражения. Продетектированное напряжение через высокоомные резисторы 16 и 17 и фильтрующие RC-цепочки, состоящие из конденсаторов 18, 20, 21 и 23 и резисторов 19 и 22, поступает на НЧ-выход. Конденсаторы 9 и 10 отделяют НЧ-часть схемы от СВЧ. Резисторы 16 и 17 обеспечивают минимальное влияние НЧ-схемы на СВЧ, поддерживают симметрично СВЧ-схемы на концах диагонального резистора 5 и предотвращают замыкание СВЧ-энергии на корпус. Элементы фильтрации замыкают сигнал СВЧ на концах резисторов 16 и 17, предотвращая его просачивание на НЧ-выход. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЩЕЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК,.SU„„552122 А t (51)5 Г О! R 27/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Вькlll

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

00 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21 ) 4384556/24-09 (22) 11.) 2.87 (46) 23.03.90. Бюл. М 11 (72) P.Ê. Стародубровский (53) 621.317.341.3 (088.8) (56) Измерительное мостовое устройство типа 9750, фирма Wiltron (CIliA)..

Каталог фирмы Wiltron, 1978, с. 21.

Авторское свидетельство СССР

В 1239634, кл. Г 01 R 27/04, 1983. (54) РЕФЛЕКТОМЕТР

2 (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения — улучшение согласования и расширение полосы рабочих частот. На рефлектометр поступает СВЧ-мощность, которая от входа 1 направляется по иикрополосковому отрезку входной

СВЧ-линии 6 передачи через резисторы

3 и 4 и выходные микрополосковые отрезки выходных СВЧ-линий 7 и 8 пере- . дачи к выходам II u III и отражается

1552) 22 от выхода III с заданным коэффициентом отражения. Кощность на выходе

III поглощается подключенной к нему микрополосковой нагрузкой. В результате отражения волны от выхода III между точками подключения детекторного диода 11 к линиям 7 и 8 появляется напряжение разбаланса, которое пропорционально величине козд .отраже-)0 ния. Продетектированное напряжение через высокоомные резисторы 16 и 17 и фильтрующие RC-цепочки, состоящие из конденсаторов 18, 20, 21 и 23 и

Изобретение относится к радиоизмерительной технике СВЧ и может быть 20 исполь зовано для широкополосного измерения коэффициента отражения и коэффициента стоячей волны напряжения исследуемых устройств в метровом и ( сантиметровом диапазоне волн. 25

Цель изобретения — улучшение согласования и расширение полосы рабочих частот.

На фиг,1 приведена конструкция рефлектометра; на фиг.2 — металли- 30 зированная сторона диэлектрической подложки, на фиг .3 — разрез А-А на фиг. 2.

Рефлектометр содержит корпус 1, диэлектрическую подложку 2, резисто- 35 ры 3-5, входную СВЧ-линию 6 передачи и выходные СВЧ-линии 7 и 8 передачи, которые выполнены микрополосковыми, . конденсаторы 9 и 10, детекторный.диод 11, расширенные участки 12 и 13 40 выходных линий 7 и 8 передачи, перемычки 14 и 15, первый и второй высокоомные резисторы 16 и 17, конденсаторы 18, 20, 21 и ?3 ВС-цепочек, резисторы 19 и 22 фильтрующих RC-цепо- 45 чек, выборку 24 в обратной поверхности диэлектрической подложки 1, ! металлизиров а иную час ть,25 об ратной поверхности диэлектрической подложки

1, первое скачкообразное изменение уровня 26 корпуса, второе скачкообразное изменение уровня корпуса 27.

Особенности данной конструкции заключаются в следующем.

Так как весь рефлектометр выполнен на микрополосковой плате, то необходимо при устранении паразитных связей резисторов и диода на корпус (к ото рые при идеальном рассмотрении резисторов 19 и 22, поступает на

НЧ-выход. Конденсаторы 9 и ) 0 отделяют НЧ-часть схемы от СВЧ. Резисторы 16 и 17 обеспечивают минимальное влияние НЧ-схемы на СБЧ, поддерживают симметрично СВЧ-схемы на концах диагонального резистора 5 и предотвращают замыкание СВЧ-энергии на ко рпус. Элементы фильтрации замыкают . сигнал СВЧ на концах резисторов 16 и 17, предотв ращая ег о просачивание на НЧ-в ыход. 1 s. и, ф-лы, 3 ил.

I представляются как сосредоточенные элементы, а в действительности на высоких,частотах являются распределен" ными отрезками линий) учитывать и выполнять требование минимальноговлияния на подводящие микрополосковые линии всех проводимых мер по устранению вышеупомянутых паразитных связей. Следует учитывать также, что в микрополосковом исполнении для обеспечения работоспособности в сантиметровом диапазоне волн все основные элементы схемы должны иметь малые размеры, включая и ширину микрополосковых линий (при толщинах нодломси

0,5 и 1 мм, например, для поликора) и это создает трудности: включения необходимых монтажных элементов (таких как диод 11 и разделительные к онд енса то ры 9 и 1 0) . П ри в ыбо ре конструктивных особенностей рефлектометра также принималось во внимание необходимость достаточно большого удаления поверхности пленочных высокоомных резисторов 16 и 17 от поверхности основания. Входное сопротивление высокоомных резисторов 16 и 17 (например, для К „= 1500 Ом по постоянному току) резко снижается с частотой и может стать порядка (Е < „j ., ) 00-150 Ом уже на частотах 5-6 ГГц, если волновое сопротивление линии Е образуемое резистором на подложке и экраном, менее 100 Ои (т.е. при небольшой воздушной прослойке между подложкой 2 и основанием 1) . Это приводит к существенномч шунтированию с хемы и о тра жени ям.

Рефлектометр (измерительный мост) содержит металлический корпус 1 с диэлектрической подложкой 2.

1552

На обратной поверхности диэлектрической подложки под конденсаторами 9 и 10, диодом 11, диагональным резистором 5,вы-4р сокоомными резисторами 16 и 17 и RC-цепочками 18-19-20 и 21-22-23 выполнена выборка 24 глубиной в 0,4-0,6 толщины подложки 2. Выборка от края диэлектрической подложки 2 у низкочас- 45 тотного выхода до линии, отстоящей на расстоянии (3-4)H толщины подлож- ки 2 от осевой линии выходных линий

7 и 8, выполнена по всей ширине подложки, а до уровня 1,25 толщины под- 5р ложки 2 выборка имеет ширину, равную (5-7)Н толщинам подложки. С расстояния (1 -l 5)H толщины подложки от осевой линии выходных линий 7 и 8 и до уровня четверти ширины подложки

0,25 Н от осевой линии выходных линий в стороны входной линии 6 выборка имеет ширину 2,3-3 толщины подложки, Остальная часть ?5 обратной

На диэлектрической подложке 2 толщиной Н расположены три резистора

3-5, соединенные между собой треугольником. К точкам соединения резисторов 3-5 подключены входная и .две выходные линии 7 и 8 передачи.

Два конденсатора 9 и 10 подключены к выходным линиям 7 и 8 и к диоду 11, включенному параллельно диагональному резистору 5. Диод 11 расположен так, что он не касается поверхности подложки, Участки выходных линий

Г

12 и 13 на расстоянии порядка двойнОЙ тОлЩины Н подложки 1 От точки 15 соединения с ними резистора 5 выполнены шириной, равной 1,2-1,3 ширины регулярных отрезков входной и выходной СВЧ-линии и смещены относительно осевой линии, проходящей через внешние концы выходных линий ? и 8. на величину, равную половине толщины подложки 1. Конденсаторы 9 и 10 установлены на расширенных участках

12 и 13 выходных микрополосковых линий 7 и 8, а диод 11 установлен поверх конденсаторов 9 и 10. К выхо дам диода 11 через перемычки 14 и 15 подключены два высокоомных резистора

l 6 и 17, расположенные под углом 15Od

25 друг к другу. Первый иэ высокоомных резисторов 16 соединен через фильтрующую RC-цепочку 18-19-20 с корпусом 1, а второй резистор 17 сое-. динен через фильтрующую RC-цепочку

21-22-23 с низкочастотным выходом реф35

f лектометра.

122 6 поверхности диэлектрической подложки 2 имеет металлизацию и контактирует с основанием корпуса ), В основании корпуса 1 от осевой линии выходных линий 7 и 8 на длину (1-2)Н толщины подложки в сторону низкочастотного выхода выполнено первое скачкообразное изменение 26 уровня 6 глубиной в (0,3-0,6)Н толщины подложки

0,5H и далее глубиной (1,5-3)Н толщины подложки 2 до линии, проходящей через точки соединения высокоомных ре з ис торов с RC-цепочками.

Дополнительное улучшение согласования достигается sa счет выбора величины сопротивления .диагонального резистора, равной 1,2-1,6 величине волнового сопротивления входной и выходных СВЧ-линий.

Рефлектометр работает следующим образом.

Микрополосковый рефлектометр стыкуется с микрополоскрвой платой или непосредственно с коаксиально-полосковьм переходом со стороны входа Hxl для подачи СВЧ-мощности. Испытуемая гибридно-интегральная схема (ГИС) стыкуется со стороны выхода II или

III, причем естеотвеино, толщина подложки 2 ГИС должна быть такой же, так и толщина подложки рефлектометра, Это же касается и ширины микрополосковой линии в области стыковки.

Со стороны выхода III обеспечивается стыковка с микрополосковой согласованной нагрузкой. СВЧ-мощность от входа 1 направляется по микрополосковому отрезку входной линии 6 через резисторы 8 и 4 и выходные отрезки линий 7 и 8 к выходам II и ХХХ и отражается от выхода III с коэффициентом отражения p„характеризующим отражение от исследуемой ГИС.

Мощность на выходе ХХХ поглощаетсФ подключенной к выходу III микрополосковой нагрузкой. В результате отражения волны от выхода ХХХ между точками подключения диода II к выходным линиям 7 и 8 появится напряжение разбаланса, которое пропорционально величине J„

Ех — Zy — (причем К 11„

+ 2 o

1 +(P t

«Ъ» р

1 -11 х где Š— импеданс согласованной микрополосковой нагрузки;

1 5521 22

Z, z — входной импеданс исследуе— мой ГИС.

Продетектированное напряжение через высокоомные резисторы 16 и 17 сопротивлением порядка 1200-1500 Ом и фильтрующие RC-цепочки поступают на низкочастотный выход рефлектомет= ра. Конденсаторы 9 и 10 отделяют изкоча сто тную часть схемы о т СВЧ предотвращая проникновение низочастотного тока в линии 6-8), Вы1 сокоомные резисторы 16 и 17 обеспечиают минимальное влияние низкочастот ной схемы на СВЧ, поддерживают симетрично СВЧ-схемы на концах диаго,нального резистора 5, предотвращают замыкание СВЧ-энергии на корпус 1, Элементы фильтрации — конденсаторы и резисторы 18- 23 замыкают сигнал-СВЧ 20 на концах высокоомных резисторов 16 и 17, предотвращая его просачивание на выход НЧ.

Возможно для улучшения технологич-25 ности выборки в диэлектрической подложке выполнять радиусными. Формула изобретения

1 . Рефлектометр, содержащий кор11ус, в котором выполнены три взаим, но перпендикулярных канала, в двух . из которых соосно размещены соответ, ственно первая и вторая выходные

СВЧ-линии передачи, а в третьем входная СВЧ-линия передачи и паз, в котором установлена диэлектрическая подложка, металлизированная с одной стороны, на другои стороне которой размещены три резистора, соединен40 ные треугольником, точки соединения которых подключены соответственно к входной и выходным СВЧ-линиям пере дачи, детекторный диод, подсоединенный через соответствующие конденса-; торы к первой и второй выходным СВЧлиниям передачи, первый высокоомный резистор, соединенйый через первую

RC-цепочку с корпусом, последовательно соединенные второй высокоомный 50 резистор и вторую RC-цепочку, выход которой является низкочастотным выходом измерительного моста, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью улуч. шения согласования и расширения поло- 55 сы рабочих частот, входная и выходные линии передачи выполнены микрополосковыми, конденсаторы размеще— ны на входных участках выходных СВЧлиний передачи на длине равной 2Н, где Н вЂ” толщина подложки микрололосковой линии передачи, участки выходных СВЧ-линий передачи выполнены шириной, равной 1,2-1 3 ширины регу-. лярных СВЧ-линий на расстоянии поряд- . ка 2Н от точки соединения с ними ре- зистора и смещены относительно осе» вой линии, проходящей через внешние концы выходных СВЧ-линий в сторону входной СВЧ-линии, на величину, равную 1/ 2 Н, на обратной поверхности диэлектрической подложки под конденсаторами, диодом, диагональным резистором, высокоомными резисторами и RC-цепочками выполнена выборка глубиной (0,4-0,6)Н, выборка от края диэлектрической подложки у низкочастотного выхода до линии, отстоящей на расстоянии (3-4)Н от осевои линии выходных СВЧ-линий передачи, выполнена по всей ширине диэлектрической подложки до уровня (1-1,5)Н, выборка выполнена шириной, равной (5-7)Н толщинам подложки, а с расстояния (1-1,5)Н от осевой линии выходных

СВЧ-линий передачи и до уровня 0,25Н от осевой линии выходных СВЧ-линий передачи в сторону входной СВЧ-линии передачи выборка равна (2,3-3)Н, металлизация выполнена на остальной части обратной поверхности диэлектрической подложки, свободной от выборок, и контактирует с основанием корпуса, в основании корпуса от осевой линии выходных СВЧ-линий передачи на длине (1 -2)Н в направлении низкочастотного выхода выполнено скачкообразное изменение уровня глубиной (0,3-0,6)Н и далее глубиной (1,5-3)H по линии, проходящей через точки соединения высокоомных резисторов с RC-цепочками, емкости установ-, лены на расширенных участках выход ных СВЧ-линий, детекторный диод расположен над конденсаторами, а высокоомные резисторы подключены к BbIBo дам диода через перемычки и располоо жены под углом 15-25 друг к другу.

2. Рефлектометр по п. l, о т л и -; ч а ю шийся тем, что сопротивление диагонального резистора выбрано равным 1,2-1,6 величины волнового сопротивления входной и выходных

СВЧ-линий передачи.

15521 22

Составитель P. Кузнецова

Редактор В, Бугренкова Техред А.Кравчук Корректор О. Кравцова Заказ 328 Тираж 549 Подписное . ВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101