Полосковая согласованная нагрузка (ее варианты)

 

I. Полосковая согласованная нагрузка, содержащая диэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещен токонесущий проводник, а на другой - заземляющий проводник, и дополнительную диэлектрическую подложку, на одной стороне которой нанесены контактные площадки и резистивный слой, расположенный между ними, при этом дополнительная диэлектрическая подложка размещена перпендикулярно диэлектрической подложке и контактные площадки подключены к токонесущему и заземляющему проводникам, а контактная площадка, подключенная к токонесущему проводнику, имеет щирину, равную его щирине, отличающаяся тем, что, с целью уменьщения коэффициента отражения, контактная площадка, подключенная к заземляющему проводнику, имеет щирину, превышающую сумму ширины токонесущего проводника и удвоенной толщины подложки , а резистивный слой дополнительно нанесен на поверхность, окружающую контактную площадку, подключенную к токонесущему проводнику, и кромки резистивного слоя расположены от нее на расстоянии , большем толщины диэлектрической подложки. 00 О5 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1109833 заец Н 01 Р 1/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3574612/18-09 (22) 01.04.83 (46) 23.08.84. Бюл. № 31

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (72) А.. С. Клименков и И. И. Пивоваров (53) 62 1.372.855.4 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 664250,. кл. Н 01 P 1/24, 1976.

2. Патент ФРГ № 2133647, кл. Н 01 P 1/26, 1976, (прототип) . (54) ПОЛОСКОВАЯ СОГЛАСОВАННАЯ

НАГРУЗКА (ЕЕ ВАРИАНТЫ). (57) 1. Полосковая согласованная нагрузка, содержащая диэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещен токонесущий проводник, а на другой — заземляющий проводник, и дополнительную диэлектрическую подложку, на одной стороне которой нанесены контактные площадки и резистивный слой, расположенный между ними, при этом дополнительная диэлектрическая подложка размещена перпендикулярно диэлектрической подложке и контактные площадки подключены к токонесущему и заземляющему проводникам, а контактная площадка, подключенная к токонесущему проводнику, имеет ширину, равную его ширине, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения коэффициента отражения, контактная площадка, подключенная к заземляющему проводнику, имеет ширину, превышающую сумму ширины токонесущего проводника и удвоенной толщины подложки, а резистивный слой дополнительно нанесен на поверхность, окружающую контактную площадку, подключенную к токонесущему проводнику, и кромки резистивного слоя расположены от нее на расстоянии, большем толщины диэлектрической подложки.

1109833

10

2. Полосковая согласованная нагрузка, содержащая диэлектрическую подложку, ца каждой стороне которой размещены проводники, и дополнительную диэлектрическую подложку, на одной стороне которой нанесены контактные площадки и резистивный слой, расположенный между ними, при этом дополнительная диэлектрическая подложка размещена перпендикулярно диэлектрической подложке и контактные площадки подключены к проводникам, а контактная площадка, подключенная к одному проводнику, имеет ширину, равную его ширине, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения коэффициента отражения при подключении к ленточной входной линии передачи, ооа проводника и другая контактная площадка имеют одинаковую ширину, а резистивный слой дополнительно нанесен на поверхность, окружающую контактные площадки, и кромки резистивного слоя расположены от них на расстоянии, большем толщины диэлектрической подложки.

3. Полосковая согласованная нагрузка, содержащая диэлектрическую подложку, на которой размещены токонесущие и заземляющие проводники, и дополнительную диэлектрическую подложку, на одной сторонcк:оторой нанесены контактные площадки и резистивный слой между ними, при этом дополнительная диэлектрическая подложка размещена перпендикулярно диэлектрической подложке, а контактные площадки подключены к токонесущему и заземляющему проводникам, и контактная площадка, подключенная к токонесущему проводнику, имеет ширину, равную его ширине, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения коэффициента отражения при подключении к копланарной входной линии передачи, в нее

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано при построении полосковых интегральных устройств.

Известна полосковая согласованная нагрузка, содержащая диэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещен токонесущий проводник и резистивный слой, а на другой заземляющий проводник, при этом резистивный слой подключен к заземляющему проводнику посредством контакта и токонесущему проводнику (11.

Недостатком известной полосковой согласованной нагрузки является относительно низкая предельная рабочая частота, при дополнительно введен заземляющий проводник и токонесущий и оба заземляющих проводника размещены на одной стороне диэлектрической подложки, при этом ширина контактных площадок, подключенных к заземляющим проводникам, составляет 1/16 длины волны на нижней частоте рабочего диапазона, а резистивный слой нанесен дополнительно на поверхность, окружающую контактную площадку, подключенную к токонесущему проводнику., при этом его кромки расположены от нее на расстоянии, равном 1/16 длины волны на нижней частоте диапазона.

4. Полосковая согласованная нагрузка, содержащая диэлектрическую подложку, на которой размещены два проводника, один из которых является заземляющим, и дополнительную диэлектрическую подложку, на одной стороне которой нанесены две контактные площадки и реэистивный слой между ними, при этом дополнительная диэлектрическая подложка размещена перпендикулярно диэлектрической подложке и контактные площадки подключены к проводникам, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения коэффициента отражения при подключении к щелевой входной линии передачи„другой проводник выполнен заземляющим и оба проводника размещены на одной стороне диэлектрической подложки, при этом каждая контактная площадка имеет ширину, равную 1/16 длины волны на нижней частоте рабочего диапазона, а резистивный слой дополнительно нанесен на поверхность, окружающу1о контактные площадки, и кромки резистивного слоя расположены от них на расстоянии, равном

1/16 длины волны на нижней частоте рабочего диапазона.

2 которой выполняется условие малого коэффициента отражения. Это связано с тем, что на высоких частотах сказываются индуктивность резистивного слоя и контакта.

Наиболее близкой к предлагаемой является полосковая согласованная нагрузка, содержащая диэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещен токонесущий проводник, а на другой заземляющий проводник, и дополнительную диэлектрическую подложку, »а одной стороне которой нанесены контактные площадки и резистивный слой, расположенный между ними, при этом дополнительная диэлектрическая подложка размещена перпендикулярно ди!

109833

4 электрической подложке и контактные площадки подключены к токонесущему и заземляющему проводникам, а контактная площадка, подключенная к токонесущему проводнику, имеет ширину, равную его ширине (2).

Недостатком известной полосковой согласованной нагрузки является высокий коэффициент отражения на верхних частотах рабочего диапазона, что связано с наличием дисперсии в полосковых линиях, приводящий к изменению на верхних частотах их волнового сопротивления при постоянном сопротивлении резистивного слоя.

Цель изобретения — уменьшение коэффициента отражения при подключении полосковой согласованной нагрузки к микрополосковой, ленточной, копланарной и щелевой входным линиям передачи.

Для достижения поставленной цели в полосковой согласованной нагрузке по первому варианту, содержащей диэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещен токонесушии проводник, а на другой — заземляющий проводник, и дополнительную диэлектрическую подложку, на одной стороне которой нанесены контактные площадки и резистивный слой, расположенный между ними, при этом дополнительная диэлектрическая подложка размещена перпендикулярно диэлектрической подложке и контактные площадки подключены к токонесущему и заземляющему проводникам, а контактная площадка, подключенная к токонесущему проводнику, имеет ширину., равную его ширине, контактная площадка, подключенная к заземляющему проводнику, имеет ширину, превышающую сумму ширины токонесушего проводника и удвоеннои толщины подложки, а резистивный слой дополнительно нанесен йа поверхность, окружающую контактную площадку, подключенную к токонесущему проводнику, и кромки резистивного слоя расположены от нее на расстоянии, большем толщины диэлектрической подложки.

В полосковой согласованной нагрузке по второму варианту, содержащей диэлектрическую подложку, на каждой стороне которой размещены проводники, и дополнительную диэлектрическую подложку, на одной стороне которой нанесены контактные площадки и резистивный слой, расположенный между ними, при этом дополнительная диэлектрическая подложка размещена перпендикулярно диэлектрической подложке и контактные площадки подключены к проводникам, а контактная площадка подключенная к одному проводнику, имеет ширину, равную его ширине, оба проводника и другая контактная площадка имек)т одинаковую ширину, 3 резистивный слой дополнительно нанесен на поверхность, окружающую контактные площадки, и кромки резистивного слоя расположены от ННх на

55 расстоянии, больн! ехl тол1цины диэл(. к: < : !с, кой подложки.

В ПОЛОС Ковой CO! Ла с() H() li H(!!- !iа 1 i: IKC по третьему варианту, содержа ilc! (иэлс г-рическую подложку, на которой разме)ц(.1 токонесуший и заземляющий провo Tii;! Ки, и дополните 7ьную диэлектри 1ескую н():ь1ОН(ку, на одной стороне которой нанесены контактные площадки и резисти нный Слой м(. )Kду ними, при этом дополнительная,7иэлсктрическая подложка разме)цена перпендикулярно диэлектрической под7ожке, а контактные площадки подключены к токонесушему и заземляющему проводникам, и контактная площадка подключенная к токонесугцему проводнику, имеет ширину, равную его ширине, дополнительно введен заземляющий проводник и ToKoHoсуший ()б)3 заземляющих проводника размещены на одьой стороне диэлектрической под.7ОК(:.и, при этом ширина Kof!TBKTI!blx лошадок, подключенных к заземли)ош)1м fipo30 fни— к3, cOcTBBляет 1/16 длlif!bl B01HhI н3 нижней частоте рабочего диапазона, а pcBHcT«I)Hh слОЙ нанесен дог!ОлниTельно на поверхно(ть, окружающую контактную плошадку,:)одключенную к токоне(у)це))у проводнику, при этом ег() кромки расположены От нее на расстоянии, равном !/16 длины волны на нижней частоте диапазона.

В полосковой согласоьанной нагр! зке по четвертому варианту, содержа 1це и ди электрическую подложку, на которой размещены два проводника, один из которых является заземляющим, и дополнительнук) диэлектрическую подложку. на одной стoроне которой нанесены две контактные плoщадки и резистивный стой между ними. Нри этом дополнительная диэлектрическая подложка размещена перпендикулярно диэлектрической подложке и контактные площадки подключены к проводника 1, другой провод— ник выполнен заземляющим и оба гровотника нанесены на одной стороне диэлектрической подложки, при этом каждая контактная площадка имеет п)и ри1)у. равную / (6 длины волны на Hff)Kícé частоте рабочего диапазона, а резистивный с,-.ой доп()лнHтельно нанесен на поверхность, окружающую контактные площадки, и кромки резистивного слоя расположены от них на расстоянии, равном ii!6 длины волны на нижней частоте рабочего диапазона.

HB фиг. HQKBBBHB констРУкци» lioлосKOBOH COI B3COB3HHOH Наср,зки, HO„1K 7K)чаемой к микрополосковой входной линии передачи; на фиг. 2 — дополнительная диэлектрическая подложка полосковой c

1109833

4 — дополнительная диэлектрическая подложка полосковой согласованной нагрузки, подключаемой к копланарной входной линии передачи; на фиг. 5 — дополнительная диэлектрическая подложка, подключаемая к щелевой входной линии передачи.

Полосковая согласованная нагрузка (фиг. 1) содержит диэлектрическую подложку 1, на одной стороне которой размещен токонесущий проводник 2, а на другой — заземляющий проводник 3 и дополнительную диэлектрическую подложку 4, (фиг. 2). На одной стороне дополнительной диэлектрической подложки 4 нанесены контактные площадки 5 и 6 и резистивный слой

7, расположенный между ними, при этом дополнительная диэлектрическая подложка 4 размещена перпендикулярно диэлектрической подложке 1 и контактная площадка

5 подключена к токонесущему проводнику 2, а контактная площадка 6 к заземляющему проводнику 3. Контактная площадка 5 имеет ширину равную ширине w токонесущего проводника 2, Контактная площадка 6 имеет ширину Ь,превышающую сумму ширины токонесушего проводника 2 и удвоенной толщины подложки 1, а резистивный слой 7 дополнительно нанесен на поверхность, окружающую контактную площадку 5, и кромки 8 резистивного слоя 7 расположены от нее на расстояиии, большем толщины диэлектрической подложки 1.

В полосковой согласованной нагрузке по второму варианту, дополнительная диэлектрическая подложка 4, которой показана на фиг. 3, оба проводника и контактные площадки 5 и 6 имеют одинаковую ширину Ez, а резистивный слой 7 дополнительно нанесен на поверхность, окружающую контактные площадки 5 и 6, и кромки 8 резистивного слоя 7 расположены от них на расстоянии, большем толщины диэлектрической подложки 1.

В полосковой согласованной нагрузке го третьему варианту, содержащей один токонесущий и два заземляющих проводника, нанесенных на одной стороне диэлектрической подложки, имеется дополнительная диэлектрическая подложка 4 с контактными площадками 5, 6 и 9 (фиг. 4). Контактная площадка 5, подключенная к токонесущему проводнику, имеет ширину г,, равную его ширине, а контактные площадки 6 и 9, подключенные к заземляющим проводникам, имеют ширину 3з, составляющую

1/16 длины волны на нижней частоте рабочего диапазона, а резистивный слой 7 нанесен дополнительно на поверхность, окружающую контактную площадку 5, при этом

его кромки 8 расположены от нее на расстоянии, равном 1/16 длины волны на нижней частоте рабочего диапазона.

В полосковой согласованной нагрузке по четвертому варианту дополнительная диэлектрическая подложка 4 которой показана на фиг. 5, оба проводника выполнены заземляющими и нанесены на одной стороне диэлектрической подложки, при этом каждая контактная площадка 5 и 6 имеет ширину ( равную 1/16 длины волны на нижней частоте рабочего диапазона, а резистивный слой 7 нанесен на поверхность, окружающую контактные площадки 5 и 6, и кромки 8 резистивного слоя 7 расположены от них на рас1О стоянии, равном 1/16 длины волны на нижней частоте рабочего диапазона.

Полосковая согласованная нагрузка (ее варианты) работает следующим образом.

При подаче СВЧ мощности на входную

15 полосковую линию передачи (микрополосковую, или ленточную, или копланарную, или щелевую), СВЧ мощность рассеивается в резистивном слое 7, размещенном на дополнительной диэлектрической подложке 4.

Уменьшение коэффициента отражения при

gp увеличении частоты сигнала обусловлено следующими физическими процессами.

В низкочастотной части рабочего диапазона, токи, индуцируемые в резистивном слое 7 магнитным полем распространяющейся во входной полосковой линии передачи волны, растекаются по всей поверхности резистивного слоя 7. Основная волна в полосковых линиях является замедленной, поэтому напряженность поля над поверхностью диэлектрической подложки 1 спадает по экспоненциальному закону. По экспоненциальному закону уменьшаются и токи в проводниках 2 и 3 при удалении от токонесущего проводника 2. С ростом частоты из-за дисперсии волновое сопротивление входной полосковой линии передачи и эффективная проницаемость Езур величива35 ются, соответственно увеличивается замедление волны и уменьшается доля токов, протекающих по участкам резистивного слоя 7, удаленным от области зазора между проводниками линии. В результате на вы40 соких частотах увеличивается активная составляющая сопротивления резистивного слоя 7, что приводит к уменьшению коэффициента отражения нагрузки за счет выравнивания сопротивления резистивного слоя 7 и волнового сопротивления входной полосковой линии передачи.

Для полосковой согласованной нагрузки по первому варианту расширение контактной площадки 6, подключаемой к заземляющему проводнику 3, обусловлено тем, что ток в заземляющем проводнике 3 протекает на большей его ширине, чем в токонесущем проводнике 2. Нанесение резистивного слоя на поверхность, окружающую контактную площадку 5, при удалении от нее кромок 8 резистивного слоя 7 на расстояние, 55 превышающее толщину диэлектрической подложки 1, обеспечивает перекрытие резистивным слоем 7 практически всей (до

97О/о) области передачи СВЧ мощности по

09833

4 7 Риг. 5

Ч75

Составитель В. Г. Алыбин

Редактор Е. Лушникова Техред И. Верес Корректор О. Тигор

Заказ 5649/38 Тираж 59l Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 поперечному сечению входной полосковой линии передачи.

Аналогично работает полосковая согласованная нагрузка по второму варианту.

Полосковые согласованные нагрузки по третьему и четвертому вариантам содержат щелевые зазоры между проводниками и соответственно между контактными площадками, подключаемыми к ним. При выполнении условий увеличения ширины контактных площадок (6 и 9 по третьему варианту и 5 и 6 по четвертому варианту) и расстояние до их кромок 8 резистивного слоя 7, равных 1/16 длины волны, на нижней частоте рабочего диапазона достигается оптимальная величина рабочего диапа8 зона частот, в которой сохраняется низкий коэффициент отражения.

Использование полосковой согласованной нагрузки (ее вариантов) позволяет не менее, чем в два раза уменьшить коэффициент отражения в рабочем диапазоне частот в сравнении с прототипом или, соответственно, не менее, чем в два раза увеличить рабочий диапазон частот при одинаковых коэффициентах отражения, а нали1О чие вариантов обеспечивает построение полосковых согласованных нагрузок не только для входной микрополосковой линии передачи, но и для ленточной, копланарной и щелевой входных полосковых линий передачи.