Микрополосковый корректор группового времени запаздывания

 

Сущность изобретения: микрополосковый корректор группового времени запаздывания содержит микрополосковую структуру, образованную Т-образным соединением отрезков микрополосковых линий, при этом заземляемое основание выполнено сплошным и полосковые проводники структуры соединены между собой гальванически. Технический результат заключается в упрощении конструкции. 3 ил.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот.

Известен корректор группового времени запаздывания на основе C-секции [1] , содержащий связанные реберно-диэлектрические линии и комплексное шунтирующее сопротивление, включенное в перемычку, соединяющую концы линий.

Недостатками такого корректора являются неинтегральность исполнения и большие габариты.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является корректор [2] , содержащий диэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещено металлизированное основание, а на другой - расположен проводник, концы которого являются входом и выходом, и шлейф, подключенный через конденсатор к проводнику одним концом и разомкнутый на другом конце, а в металлизированном основании выполнена полуволновая щель, короткозамкнутая на концах и размещенная вдоль шлейфа.

Недостатками такого корректора являются сложность конструкции и наличие сосредоточенного элемента - конденсатора.

Техническим результатом при использовании изобретения является упрощение конструкции.

Указанный технический результат достигается тем, что заявляемый корректор содержит микрополосковую структуру, образованную T-образным соединением отрезков микрополосковых линий, которые для уменьшения габаритов выполняются со скачками волнового сопротивления.

Отличия заявляемого корректора от наиболее близкого аналога заключаются в том, что в заземляемом основании отсутствует щелевой резонатор, а отрезки микрополосковых линий имеют гальваническую связь друг с другом.

Изобретение поясняется чертежом (фиг. 1), на котором изображен вид сверху заявляемого корректора, чертежом (фиг. 2), поясняющим принцип работы корректора, и графиками (фиг. 3), демонстрирующими характеристики конкретных реализаций корректора.

Заявляемый корректор содержит микрополосковую структуру, образованную T-образным соединением отрезков микрополосковых линий, подложка и проводники которой обозначены (фиг. 1) позициями 1 и 2 соответственно. Вход и выход подключаются к плечам структуры, а для уменьшения габаритов устройства микрополосковые проводники структуры выполняются со скачком волнового сопротивления.

Корректор работает следующим образом. Фактически такая микрополосковая структура представляет собой двухмодовый микрополосковый резонатор в том смысле, что в полосе рабочих частот в нем возбуждаются два типа колебаний. На фиг. 2 схематически показаны направления высокочастотных токов в структуре, соответствующие этим двум модам. Назовем моду, направление высокочастотных токов которой совпадает с направлением вход-выход (фиг. 2а), продольной, а вторую моду (фиг. 2б) - поперечной. При соответствующем выборе размеров микрополосковых проводников резонансные частоты вышеуказанных мод сближаются, образуя полосу пропускания устройства. При этом СВЧ-сигнал, проходящий структуру и попадающий на резонанс продольной моды, претерпевает фазовый сдвиг на π, а фаза сигнала, попадающего на резонанс поперечной моды, не меняется. Благодаря этому фазово-частотная характеристика такой структуры в полосе пропускания является нелинейной, а частотная зависимость группового времени запаздывания - неравномерной. Взаимное положение мод по частоте зависит от соотношения размеров микрополосковых проводников структуры, чем определяется и крутизна фазово-частотной характеристики и соответственно знак наклона частотной зависимости группового времени запаздывания в рабочем диапазоне частот.

Частоту продольной моды можно вычислить приближенно по формуле [3]: где c - скорость света; l₁ и l₂ - размеры структуры в соответствии с фиг. 1; Z₁, Z₂ и ε_1эф, ε_2эф - соответственно волновые сопротивления и эффективные диэлектрические проницаемости [4] отрезков микрополосковых линий, ширина которых на фиг. 1 обозначена w1 и w2.

Знак наклона частотной зависимости г.в.з. (фиг. 3) определяется соотношением частот продольной (f_l) и поперечной (f_t) мод: 1) если f_l > f_t, то наклон отрицательный (кривая 1), 2) если f_l < f_t, то наклон положительный (кривая 2).

Этим двум условиям соответствуют эмпирические соотношения: 1) Θ₁+Θ₂/2 < Θ₃+Θ₄, 2) Θ₁+Θ₂/2 > Θ₃+Θ₄, где электрические длины отрезков микрополосковых линий, ширина которых на фиг. 1 обозначена соответственно w_i. Здесь, как и ранее, c - скорость света, а ε_iэф - эффективная диэлектрическая проницаемость микрополосковой линии соответствующей ширины.

Шириной входного и выходного отрезков микрополосковых линий регулируется скачок волнового сопротивления между ними и линиями передачи на входе и выходе устройства, тем самым изменяется связь резонатора с трактом, а вместе с этим и нагруженная добротность его рабочих резонансов, что позволяет управлять шириной полосы пропускания.

На фиг. 3 приведены графики частотной зависимости группового времени запаздывания (г. в. з.) для двух примеров реализации корректора со следующими конструктивными параметрами.

1) l₁ = 22 мм, l₂ = 11 мм, l₃ = 9.5 мм, l₄ = 5 мм, w₁ = w₄ = 5 мм, w₂ = w₃ = 1 мм.

2) l₁ = 25.8 мм, l₂ = 12 мм, w₁ = 5.5 мм, w₂ = w₃ = 1 мм, w₄ = 5 мм.

Подложки из керамики ТБНС (ε = 80) толщиной 1 мм. Обе конструкции симметричны относительно вертикальной оси. Измерения проведены с использованием 50-омного тракта. Вносимые потери в рабочем диапазоне частот составляли 0.2-0.5 дБ, а минимум обратных потерь 14 дБ.

К достоинствам заявляемого корректора можно отнести следующее. Технологичность изготовления устройства; отсутствие щелевого резонатора в заземляемом основании, исключающее необходимость подвешивания подложки; характеристики устройства с высокой точностью рассчитываются в квазистатическом приближении, требующем на два-три порядка меньше машинного времени, чем электродинамический расчет. Последнее обстоятельство особенно важно при интегрировании конструкции в систему автоматизированного проектирования.

Литература 1. Дрогалев С. В. , Малютин Н.Д., Использование C-секции с неуравновешенной электромагнитной связью в корректорах группового времени замедления. - Радиотехника, 1994, N 12, с. 30-32.

2. А.с. СССР N 1603455, кл. H 01 P 1/18 (прототип).

3. Беляев Б. А., Тюрнев В.В., Васильев В.А., Рагзин Г.М., Исследование микрополосковых резонаторов и устройств СВЧ на их основе. Часть II, Препринт N 448Ф, Институт физики СО АН СССР, Красноярск, 1987, с. 14.

4. Гвоздев В. Н. , Нефедов В.И. Объемные интегральные схемы СВЧ. - М.: Наука, 1985, с. 34.

Формула изобретения

Микрополосковый корректор группового времени запаздывания, содержащий микрополосковую структуру, образованную Т-образным соединением отрезков микрополосковых линий, отличающийся тем, что заземляемое основание выполнено сплошным и полосковые проводники структуры соединены между собой гальванически.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3