Микрополосковый волновод

 

Изобретение относится к линиям передачи сверхвысочастотного диапазона (СВЧ) и может быть использовано в интегральных схемах верхней части диапазона СВЧ, вплоть до оптических частот. Целью является расширение рабочего диапазона в область крайне высоких, очень высоких и оптических частот. Микрополосковый волновод содержит диэлектрическую пластину 1, подложку 2 и металлический проводник3. Выполненные подложки 2 из диэлектрика вместо металла позволяет существенно уменьшить потери, а для устойчивого одноволнового режима работы толщина d диэлектрической пластины 1 должна удовлетворять соотношению d 0,1 Я ( Јi - Ј2 ) 2 , где Я - длина волны в свободном пространстве; ei - диэлектрическая проницаемость пластины 1, Ј2 -диэлектрическая проницаемость подложки, причем ei 2 . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3987421/63 (22) 05.12,85 (46) 07.02.91, Бюл. ¹ 5 (71) Институт радиотехники и электроники

АН СССР (72) В,В, Шевченко (53) 621.372.89(088.8) (56) Патент США ¹ 3903488, кл. Н 01 P 3/08.

1975, (54) МИКРОПОЛОСКОВЫЙ ВОЛНОВОД (57) Изобретение относится к линиям передачи сверхвысочастотного диапазона (СВЧ) и может быть использовано в интегральных схемах верхней части диапазона СВЧ, вплоть до оптических частот. Целью являет. Ж 1626282 А1 (5!)5 Н 01 P 3/16

t 1 ся расширение рабочего диапазона в область крайне высоких, очень высоких и оптических частот. Микрополосковый волновод содержит диэлектрическую пластину 1, подложку 2 и металлический проводник 3. Выполненные подложки 2 из диэлектрика вместо металла позволяет существенно уменьшить потери, а для устойчивого одноволнового режима работы толщина d диэлектрической пластины 1 должна удовлетворять соотношению d >0,1Л(е1 — Рр) 2, где А — длина волны в свободном пространстве; с1 — диэлектрическая проницаемость пластины 1; е — диэлектрическая проницаемость подложки, причем е1< е2 . 1 ил, 1626282 зом

Изобретение относится к линиям передачи сверхаысокочастотного диапазона, СВЧ) и может быть использовано в интегральных схемах верхней части диапазона

СВЧ, крайневысокочастотного(КВЧ) и очень высокочастотного (ОВЧ), вплоть до оптических частот.

Целью является расширение рабочего диапазона в область крайне высоких, очень зысоких и сптических частот, На чертеже представлено устройство, Микрополосковый волновод содержит диэлектрическую пластину 1, подложку 2 и металлический проводник 3.

Волноаод работает следующим обраВыполнение подложки 2 иэ диэлектрика вместо металла позволяет существенна уменьшить потери волны, направляемой устройством. Уменьшение потерь осуществляется из-за уменьшения числа проводников с двух до одного (металличе",ким остается проводник 3), а также из-за увеличения толщины диэлектрической пластины l. Для устойчивого одноволноаого ре.кима работы аолновода толщина диэлектрической пластины 1 должна удовлетворять соотношению:

-,.e, ее значение не ограничено сверху. Пракически же толщина выбирается из условия уменьшения омических потерь в металлическом проводнике 3 до значений, равных или несколько меньших величины потерь а диэлектрической пластине 1. Дальнейшее увеличение ее толщины является нецелесообразным, так как это не приводит к дополнительному уменьшению полных потерь а устройстве, котооые теперь определяются в основном диэлектрическими потерями в пластине 1, кроме того, это может нарушить условия миниатюризации интегральных схем, построенных на основе предлагаемого устройства.

При замене металлической подложки на диэлектрическую образуется волновод, который уже не способен направлять квази

ТЕМ-волну. Основной напраляемой волной у него является гибридная ЕНОО-волна. По своим свойствам она аналогична ЕН О-волне гребнеаого диэлектрического волновода с высотой гребня, равной толщине диэлектрического слоя d. Такая волна формируется поверхностной Ео-волной плоского слоя толщиной 2d, равной толщине гребнеаого аолновода в области гребня, В предлагае5

40 мам волноводе металлический проводник 3 ограничивает половину поля такой волны по высоте. Процесс формирования ЕН«-волны состоит в следующем.

Поверхностная Е,-волна распространяется вдоль волноаода путем последовательных отражений от области под краями проводника 3 (на краях гребня). Отражение является полным ("полным внутренним"), поскольку поверхностная Ео-волна, другие поверхностные волны в слое вне полоски (вне гоебня) и плоские волны в подложке 2 и пространстве над слоем имеют большую фаэовую скорость, чем Е>-волна под проводником 3.

Парметры микрополосковог0 волновода крайневысокочастотного (КВЧ) диапазона (Л= 2-4 мм ) в одноволновом режиме работы выполненного из пластины 1 с e>=

= 10; сцд1 — 10 (сапфир, поликор). наложенного на подложку 2 с П - 2,25 — 2,5;

tgA = 10 (полипропилен, фторопласт, полистирол), с проводником 3 иэ высокопроводящего металла (серебро, медь, алюминий) следующие: толщина пластины 1d = 0,1 А— — 0,2,1 толщина проводника 3 сооставляет несколько микрон, ширина его w= 0,2 А—

0,4 л.. Концентрация поля под проводником

3 достаточно велика 80-90 (, переносимой мощности сосредоточено непосредственно под ними, Потери напраляемой волны а (1дБ/м.

Кроме использования микрополоскового волновода в качестве линии передачи, на его основе могут быть построены кольцевой и дисковый резонаторы, волноводный разветвитель, направленный ответвитель и другие элементы интегральных схем для диапазонов КВЧ и более высоких частот, аналогично известным функциональным элементам диапазонов СВЧ и более низких частот.

Формула изобретения

Микрополосковый волновод. содержащий металлический проводник, расположенный на диэлектрической пластине, и подложку, отличающийся тем, что. с целью расширения рабочего диапазона в область крайне высоких, очень высоких и оптических частот, подложка выполнсна из диэлектрика с относительной диэлектрической проницаемостью ег < ei, где ei — диэлектрическая проницаемость пластины, а толщина пластины d >0.1il(е — ег ) где L — длина волны в свободном пространстве.