Волноводно-копланарный переход

 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано при построении сложных миниатюрных трактов и устройств. Целью изобретения является уменьшение носимых потерь и повышение прочности конструкции. В волноводно-копланарном переходе, содержащем отрезки прямоугольного и П-образного волноводов и плавный переход от одного к другому в виде клинообразного гребня, электрически соединенного с токонесущим проводником копланарной линии, отрезок копланарной линии, размещенной на диэлектрической подложке, заземляющий проводник которой электрически соединен с металлическим корпусом волновода, между копланарной линией и П-образным волноводом с фланцем введены отрезок микрополосковой линии и его плавный переход к копланарной линии, а диэлектрическая подложка выполнена многослойной, с числом слоев не меньше двух, верхним и нижними, причем эффективная диэлектрическая проницаемость нижних слоев меньше эффективной диэлектрической проницаемости верхнего слоя в 3- 5 раз. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано при построении сложных миниатюрных трактов и устройств.

Известен волноводно-копланарный переход /А.с. СССР H 1467621, кл. H 01 P 5/107/, содержащий отрезок прямоугольного волновода и отрезки волноводно-щелевой и копланарной линии, проводники которых расположены на разных сторонах диэлектрической подложки, установленной в плоскости продольной симметрии отрезка прямоугольного волновода между его широкими стенками.

Однако данный переход отличается сложностью и непрочностью конструкции. Для его изготовления необходимо использовать двустороннюю строгосовмещенную металлизацию.

Известен также волноводно-копланарный переход /А.с. СССР H 1241316, кл. H 01 P 5/107/, содержащий отрезок прямоугольного волновода и отрезок копланарной линии, размещенный на диэлектрической подложке, закрепленной между серединами широких стенок отрезка прямоугольного волновода, к которому подключены заземляющие проводники отрезка копланарной линии, а токонесущий проводник копланарной линии подключен к металлической пластине, расположенной в плоскости продольной симметрии прямоугольного волновода.

Однако данный переход характеризуется непрочностью, дополнительной потерей излучения вследствие сложности конструкции.

Известен также микрополосково-копланарный переход /Houdart M. Peri A.G. Various excitation of coplanar Waveguide. JEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig. 1979, N.Y. 1979 p. 116 118/, содержащий две разные подложки, расположенные друг на друге. Верхняя подложка играет роль микрополосковой линии, а нижняя копланарной линии, токонесущие и заземляющие проводники которых электрически соединены между собой.

Однако данный переход является узкополосным, характеризуется непрочным соединением подложек между собой.

Наиболее близким к предлагаемому является волноводно-копланарный переход /G. Conrad Dalman A Simple mm Wave Transition from Waveguide to Coplanar Waveguide. Microwave Journal, 1992, N10, p. 109 112./, содержащий отрезок короткозамкнутого прямоугольного волновода и отрезок копланарной линии. К середине одной из широких стенок прямоугольного волновода присоединен гребень, возрастающий до плоскости заземляющего основания волновода и проходящий через разрез в ней. Отрезок копланарной линии с токонесущим и заземляющими проводниками, размещенными на диэлектрической подложке, присоединен к отрезку прямоугольного волновода, причем токонесущий проводник копланарной линии электрически соединен с гребнем, а заземляющий с заземляющим основанием волновода.

Однако данный переход имеет сложную в изготовлении конструкцию, характеризуется дополнительными потерями, связанными с разрезом в широкой стенке волновода.

Целью изобретения является уменьшение носимых потерь и повышение прочности конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в волноводно-копланарном переходе, содержащем отрезки прямоугольного и П-образного волноводов и плавный переход от одного к другому в виде клинообразного гребня, электрически соединенного с токонесущим проводником копланарной линии, отрезок копланарной линии, размещенной на диэлектрической подложке, заземляющий проводник которой электрически соединен с металлическим корпусом волновода, между копланарной линией и П-образным волноводом с фланцем введены отрезок микрополосковой линии и его плавный переход к копланарной линии, а диэлектрическая подложка выполнена многослойной, с числом слоев не меньше двух, верхним и нижними, причем эффектная диэлектрическая проницаемость нижних слоев меньше эффективной диэлектрической проницаемости верхнего слоя в 3 5 раз.

Известных авторам в науке и технике решений с данной совокупностью признаков не обнаружено. Результат, полученный у данного технического решения и обусловленный совокупностью этих признаков, не достигается в известных решениях. Заявляемый волноводно-копланарный переход обеспечивает уменьшение носимых потерь за счет введения плавного перехода, копланарной линии и нижнего слоя диэлектрика, обеспечивает полное внутреннее отражение. Заявляемое решение позволяет улучшить параметры СВЧ устройств, выполненных на основе копланарных линий передач.

На фиг.1 представлен общий вид волноводно-копланарного перехода; на фиг. 2 вид сверху, на фиг.3 вид сбоку, где 1 отрезок прямоугольного волновода, 2- отрезок П-образного волновода, 3- клинообразный гребень,4- отрезок микрополосковой линии, 5 отрезок копланарной линии, 6 переход от микрополосковой линии к копланарной,7 диэлектрическая подложка, 8- токонесущий проводник, 9- заземляющие проводники.

Волноводно-копланарный переход представляет собой отрезки прямоугольного 1 и П-образного 2 волноводов, плавный переход между которыми выполнен в виде клинообразного гребня 3, а также отрезки микрополосковой 4 и копланарной 5 линии, и плавный переход одной в другую 6, размещенный на одной диэлектрической подложке 7. Клинообразный гребень 3 электрически соединен с токонесущим проводником 8 копланарной линии 5, причем в месте их соединения выполнен фланец. Диэлектрическая подложка 7 представляет собой многослойную структуру с числом слоев не меньше двух, причем суммарная эффективная диэлектрическая проницаемость нижних слоев в 3-5 раз меньше диэлектрической проницаемости верхнего слоя. Переход от микрополосковой линии к копланарной 6 представляет собой отрезок микрополосковой линии 4 с плавно приближающейся к центральному проводнику 8 боковой металлизацией 9, электрически соединенной с широкой стенкой волновода.

Устройство работает следующим образом. Электромагнитная волна основного типа H₁₀, распространяясь по прямоугольному волноводу, переходит из прямоугольного волновода в П-образной и далее в отрезок микрополосковой линии. Затем, проходя через переход от микрополосковой линии к копланарной, происходит поворот плоскости поляризации на 90^oC. Далее волна распространяется по копланарной линии.

Пример. Волноводно-копланарный переход для восьмимиллиметрового диапазона длин волн. Отрезок прямоугольного и П-образного волноводов, изготовленные из латуни, имеют размеры 7,2 · 3,4 мм. Гребень П-образного волновода выполнен из латуни и имеет ширину 0,7 мм. Зазор между гребнем и широкой стенкой волновода 0,5 мм. Отрезок микрополосковой и копланарной линий, а также плавный переход между ними выполнены на одной диэлектрической подложке с помощью фотолитографии. Толщина металлизации не менее 5 мкм. Металлизация выполнена из меди, между ней и диэлектрической подложкой нанесен слой хрома толщиной 0,5 мкм для лучшей адгезии металлизации с диэлектрической подложкой. Диэлектрическая подложка двухслойная, верхний слой поликор ε=9,6 толщиной 0,5 мм, нижний полиамид ε=3,2 толщиной 0,12 мм. Ширина токонесущего проводника копланарной линии 0,7 мм. Расстояние между токонесущим и заземляющими проводниками в месте соединения с фланцем волновода 3,75 мм, а в отрезке копланарной линии 0,35 мм.

Формула изобретения

1. Волноводно-копланарный переход, содержащий отрезки прямоугольного и П-образного волноводов, плавный переход от одного к другому в виде клинообразного гребня и отрезков копланарной линии, размещенной на диэлектрической подложке, заземляющий проводник которой электрически соединен с металлическим корпусом отрезка П-образного волновода, отличающийся тем, что между отрезками копланарной линии и П-образного волновода, который снабжен фланцем, введены отрезок микрополосковой линии, токонесущий проводник которой соединен с гребнем, плавный переход от отрезка микрополосковой линии к отрезку копланарной линии, а диэлектрическая подложка выполнена многослойной, причем эффективная диэлектрическая проницаемость нижних слоев меньше эффективной диэлектрической проницаемости верхнего слоя.

2. Переход по п. 1, отличающийся тем, что эффективная диэлектрическая проницаемость нижних слоев меньше эффективной диэлектрической проницаемости верхнего слоя в 3 5 раз.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3