Микрополосковая линия со стабильной задержкой
Владельцы патента RU 2584502:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (RU)
Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в средствах цифровой вычислительной и сверхвысокочастотной техники. Технический результат - уменьшение значения волнового сопротивления при неизменной погонной задержке микрополосковой линии. Микрополосковая линия содержит сигнальный и опорный проводники и диэлектрическую подложку, а также сплошные проводящие области, находящиеся на одном уровне с сигнальным проводником и на уровне ниже его, с зазорами, значения которых выбраны так, что погонная задержка микрополосковой линии равна погонной задержке микрополосковой линии без сплошных проводящих областей. 1 ил.
Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в средствах цифровой вычислительной и сверхвысокочастотной техники.
Известна симметричная полосковая линия, содержащая сигнальный проводник, расположенный между двумя экранами, и диэлектрическую подложку, состоящую из одного или нескольких слоев диэлектрика, имеющая две плоскости симметрии, линия пересечения которых параллельна направлению распространения энергии.
Известна щелевая полосковая линия, представляющая собой двухпроводную полосковую линию, в которой электромагнитная волна распространяется вдоль щели между проводящими поверхностями, нанесенными на одну сторону диэлектрика.
Известна компланарная полосковая линия, представляющая собой трехпроводную полосковую линию передачи, в которой электромагнитная волна распространяется вдоль щелей между проводящими поверхностями, находящимися в одной плоскости.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является микрополосковая линия, состоящая из сигнального и опорного проводников и диэлектрической подложки, имеющая одну плоскость симметрии, параллельную направлению распространения энергии.
Все аналоги и прототип описаны в одной книге [Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств / С.И. Бахарев, В.И. Вольман, Ю.Н. Либ и др.; под редакцией В.И. Вольмана. - М.: Радио и связь, 1982. - 328 с.]. Аналоги: симметричная полосковая линия описана на с. 39, щелевая полосковая линия - на с. 77, компланарная полосковая линия - на с. 81. Прототип (микрополосковая линия) описан на с. 58.
Недостатком аналогов и устройства-прототипа является невозможность выбора требуемого значения волнового сопротивления при неизменной погонной задержке и неизменных значениях ширины и толщины сигнального проводника и толщины и диэлектрической проницаемости подложки.
Заявляемая микрополосковая линия, содержащая сигнальный и опорный проводники и диэлектрическую подложку, отличается наличием сплошных проводящих областей, находящихся на одном уровне с сигнальным проводником и на уровне ниже его, с зазорами, значения которых выбраны так, что при неизменных значениях ширины и толщины сигнального проводника, толщины и диэлектрической проницаемости подложки обеспечивается требуемое уменьшение значения волнового сопротивления при неизменной погонной задержке по отношению к микрополосковой линии без сплошных проводящих областей.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое решение, - обеспечение требуемого значения волнового сопротивления при неизменной погонной задержке и неизменных значениях ширины и толщины сигнального проводника, толщины и диэлектрической проницаемости подложки микрополосковой линии. Технический результат достигается подбором значений зазоров в сплошных проводящих областях таким образом, чтобы получить заданное уменьшение значения волнового сопротивления при неизмененной погонной задержке за счет одновременного уменьшения зазоров на верхнем и нижнем слое. Неизменность погонной задержки обеспечивается тем, что ее значение уменьшается с уменьшением зазора, находящегося на одном уровне с сигнальным проводником, и увеличивается с уменьшением зазора, находящегося на уровне ниже сигнального проводника.
На фиг. 1 приведено поперечное сечение микрополосковой линии для случая, когда линия состоит из двух слоев. Первый слой толщиной h1 с относительной диэлектрической проницаемостью диэлектрика εr1 содержит только сплошные проводящие области толщиной t с зазором между проводящими областями s2. Верхний слой толщиной h2 с относительной диэлектрической проницаемостью диэлектрика εr2 содержит сплошные проводящие области толщиной t и линию шириной w и зазором s1.
Погонная задержка τ линии передачи зависит от распределения поля в диэлектриках. Если значение диэлектрической проницаемости слоев больше, чем среды, в которой находится линия, то значение τ уменьшается с уменьшением s1 из-за того, что поле распределяется во внешней среде больше, чем в слоях. Уменьшение s2 ведет к увеличению значения τ из-за того, что поле распределяется больше в диэлектриках структуры, чем в среде. Таким образом, возможно получение стабильного значения τ за счет компенсации его изменения одним зазором изменением другого зазора.
На фиг. 1б приведены графики зависимости τ от s1 при s2=0,89; 1,09; 1,29; 1,49 мм, где видно, что для одной и той же погонной задержки существуют сочетания значений s1 и s2, при которых τ одинакова. На фиг. 1в приведены аналогичные графики для волнового сопротивления Z линии, откуда видно, что при сочетаниях, которые удовлетворяют условию неизменности τ (значения для одного случая отмечены маркерами), значение волнового сопротивления уменьшается.
Микрополосковая линия, содержащая сигнальный и опорный проводники и диэлектрическую подложку, отличающаяся наличием сплошных проводящих областей, находящихся на одном уровне с сигнальным проводником и на уровне ниже его, с зазорами, значения которых выбраны так, что погонная задержка линии равна погонной задержке микрополосковой линии без сплошных проводящих областей.
