ПОЛОСКОВЫЙ СВЧ-МИКРОБЛОК Российский патент 2002 года по МПК H05K5/00 

Изобретение относится к радиотехнике, а более конкретно - к технике сверхвысоких частот (СВЧ), и может быть использовано в высокочастотных системах, изготовленных по полосковой и микрополосковой технологии.

Известен микроблок, содержащий чашечный металлический корпус, герметичную крышку, коаксиальные СВЧ разъемы, подложку с установленными на ней компонентами СВЧ схемы, закрепленную на дне чашечного корпуса (см. а.с. 1529478 СССР, Н 05 К 5/06, Б.И. 46, 1989, а также а.с. 1580599 СССР, Н 05 К 5/06, Б.И. 27, 1990).

Недостатками указанного микроблока являются, во-первых, невозможность подстройки СВЧ схемы без вскрытия герметизированного микроблока; во-вторых, сложная конструкция устройства, в состав которой входят специально изготавливаемые корпус и подложка; в-третьих, невозможность изменения размеров подложки (указанное устройство используется для подложек с определенной постоянной длиной, шириной и толщиной, что приводит к необходимости всякий раз при изменении габаритов используемых подложек менять конструкцию указанного устройства); в-четвертых, малая используемая площадь для размещения компонентов СВЧ схемы (только одной стороны подложки); в-пятых, большая масса микроблока из-за наличия металлического корпуса и герметичной крышки.

Известен взятый в качестве прототипа полосковый СВЧ микроблок, содержащий металлический рамочный корпус, металлическую верхнюю и нижнюю крышки, коаксиальные СВЧ разъемы, подложку с установленными на ней компонентами СВЧ схемы, неподвижные относительно корпуса упоры для фиксации подложки (см. книгу: Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств / Под ред. В.И. Вольмана. - М.: Радио и связь, 1982, стр. 204-205, рис. 4.55).

Недостатками указанного полоскового СВЧ микроблока являются, во-первых, невозможность подстройки СВЧ схемы без вскрытия микроблока; во-вторых, сложная конструкция устройства, в состав которой входят специально изготавливаемые корпус, подложка и упоры для ее фиксации; в-третьих, невозможность изменения размеров подложки (указанное устройство используется для подложек с определенной постоянной длиной, шириной и толщиной, что приводит к необходимости всякий раз при изменении габаритов используемых подложек менять конструкцию указанного устройства); в-четвертых, малая используемая площадь для размещения компонентов СВЧ схемы (только с одной стороны подложки); в-пятых, большая масса микроблока из-за наличия металлического корпуса и металлических крышек.

Решаемой технической задачей изобретения является, во-первых, возможность подстройки СВЧ схемы без вскрытия микроблока; во-вторых, упрощение конструкции устройства; в-третьих, возможность изменения размеров подложки; в-четвертых, увеличение используемой площади для размещения компонентов СВЧ схемы; в-пятых, уменьшение массы устройства.

Решаемая техническая задача достигнута за счет того, что в известном полосковом СВЧ микроблоке, содержащем верхнюю и нижнюю крышки, коаксиальные СВЧ разъемы, компоненты СВЧ схемы, компоненты СВЧ схемы установлены на внутренних поверхностях верхней и нижней крышек, выполненных из диэлектрического материала, боковые стенки микроблока составлены из прямоугольных элементов с установленными на них СВЧ разъемами и из прямоугольных заглушек, внешняя поверхность крышек, элементов и заглушек металлизирована и является СВЧ экраном для компонентов СВЧ схемы, на внешней поверхности крышек выполнены несквозные подстроечные выемки, выполненные металлизированными или неметаллизированными, причем в случае выполнения выемок неметаллизированными в выемках размещены выполненные из диэлектрического материала подстроечные вкладыши с металлизированной внешней поверхностью, причем вкладыши могут быть выполнены в виде заливки отвердевающим диэлектриком, причем прямоугольные элементы и заглушки имеют равную между собой высоту, которая больше удвоенной высоты компонентов СВЧ схемы.

На приведенных чертежах (фиг.1,2) изображена конструкция предложенного полоскового СВЧ микроблока. Полосковый СВЧ микроблок (фиг.1,2) содержит верхнюю крышку 1 (например, длиной 60 мм, шириной 48 мм, толщиной 1 мм), нижнюю крышку 2 (например, длиной 60 мм, шириной 48 мм, толщиной 2 мм), коаксиальные СВЧ разъемы 3 (например, волнового сопротивления 50 Ом), компоненты СВЧ схемы 4, установленные на внутренних поверхностях верхней и нижней крышек, выполненных из диэлектрического материала (например, из ударопрочного полистирола), боковые стенки микроблока составлены из прямоугольных элементов 5 (например, длиной 20 мм и шириной 4 мм) с установленными на них СВЧ разъемами и из прямоугольных заглушек 6 (например, длиной 20 мм и шириной 4 мм), внешняя поверхность крышек 1, 2, элементов 5 и заглушек 6 металлизирована (например, электропроводной краской) и является СВЧ экраном для компонентов СВЧ схемы 4, на внешней поверхности крышек 1, 2, выполнены несквозные подстроечные выемки 7 (например, цилиндрической формы), выполненные металлизированными или неметаллизированными. В случае выполнения выемок 7 неметаллизированными в выемках размещены выполненные из диэлектрического материала подстроечные вкладыши 8 с металлизированной внешней поверхностью 9. В качестве примера на фиг.2 изображен вариант реализации устройства с вкладышами 8, выполненными в виде заливки отвердевающим диэлектриком. При этом прямоугольные элементы 5 и заглушки 6 имеют равную между собой высоту (например, 15 мм), которая больше удвоенной высоты компонентов СВЧ схемы.

При сборке предложенного устройства на внутреннюю поверхность крышек 1 и 2 установили компоненты СВЧ схемы 4 (например, вытравили полосковые СВЧ линии и другие элементы СВЧ топологии из заранее металлизированной внутренней поверхности крышек, а затем на них припаяли навесные компоненты СВЧ схемы (чип-конденсаторы, чип-транзисторы и др. ), затем по периметру внутренней поверхности крышек установили (например, с помощью винтов) прямоугольные элементы 5 с заранее установленными на них СВЧ разъемами 3 и прямоугольные заглушки 6, причем прямоугольные элементы 5 и заглушки 6 одной крышки установлены с разрывами (например, кратными 20 мм), в которые входят прямоугольные элементы 5 и заглушки 6 другой крышки. Затем верхнюю 1 и нижнюю 2 крышки соединили (например, с помощью винтов) так, чтобы прямоугольные элементы 5 и заглушки 6 сформировали непрерывную боковую стенку. Затем нанесли металлизацию 9 (например, с помощью электропроводной краски) на внешнюю поверхность крышек 1 и 2, элементов 5 и заглушек 6. Подстройку СВЧ схемы осуществляли без вскрытия микроблока путем выполнения (например, с помощью торцевой фрезы) на внешней поверхности крышек 1 и 2 несквозных подстроечных выемок 7 (например, цилиндрической формы), выполненные металлизированными или неметаллизированными. В случае выполнения выемок неметаллизированными в выемках размещены выполненные из диэлектрического материала подстроечные вкладыши 8 с металлизированной внешней поверхностью (фиг.1). На фиг.2 изображен вариант реализации устройства со вкладышами 8, выполненными в виде заливки отвердевающим диэлектриком. После каждой подстройки внешнюю поверхность подстроечной выемки дополнительно металлизируют (например, с помощью электропроводной краски).

При работе предложенного устройства энергию электромагнитных колебаний подают и снимают, подключая внешние устройства к СВЧ разъемам 3. При распространении энергии электромагнитных колебаний по компонентам СВЧ схемы 4 (например, по полосковым линиям полосковой топологии) сами крышки 1 и 2 выполняют функции диэлектрической СВЧ подложки, а слой металлизации 9 на наружной поверхности микроблока выполняет функции токопроводящего СВЧ экрана для компонентов СВЧ схемы.

По сравнению с прототипом в предложенном устройстве возможна подстройки СВЧ схемы без вскрытия микроблока.

По сравнению с прототипом в предложенном устройстве упрощена конструкция устройства. Не нужно специально изготавливать корпус и СВЧ подложку. Крышки устройства одновременно выполняют функции СВЧ подложек. Особенно большой выигрыш получен за счет отказа от нетехнологичного корпуса прототипа (где, в частности, трудно изготавливать внутренние прямые углы), вместо него в предложенном устройстве набирались лишь составные боковые стенки из прямоугольных элементов и заглушек, которые технологичны при изготовлении благодаря своим простейшим прямоугольным формам (с внешними прямыми углами).

По сравнению с прототипом в предложенном устройстве возможно изменение размеров подложки. Из прямоугольных элементов и заглушек возможно набирать боковые стенки любой длины, совпадающей с габаритами подложек, одновременно являющимися верхними и нижними крышками.

По сравнению с прототипом в предложенном устройстве увеличена используемая площадь для размещения компонентов СВЧ схемы в 2 раза.

По сравнению с прототипом в предложенном устройстве уменьшена масса устройства. Верхняя и нижняя крышки выполняют одновременно функции полосковых СВЧ-плат, тем самым отпадает необходимость раздельно изготавливать верхнюю и нижнюю крышки и СВЧ-платы раздельно, причем верхняя и нижняя крышки выполнены из диэлектрического материала, прямоугольные элементы и заглушки могут быть выполнены из диэлектрического материала (например, из ударопрочного полистирола).

Дополнительным достоинством предложенного устройства является возможность создания этажерочных конструкций из готовых полосковых микроблоков.

Изготовленные опытные образцы предложенного полоскового СВЧ микроблока показали, что они по эксплуатационным параметрам не уступают известным нам аналогам и прототипу.

Изобретение относится к технике СВЧ. Техническим результатом является возможность осуществления подстройки схемы без вскрытия микроблока, в упрощении конструкции устройства. Полосковый СВЧ-микроблок содержит верхнюю и нижнюю крышки, коаксиальные СВЧ-разъемы и компоненты СВЧ-схемы, установленные на внутренних поверхностях верхней и нижней крышек, выполненных из диэлектрического материала. Верхняя поверхность крышек, элементов и заглушек металлизирована и является СВЧ-экраном для компонентов СВЧ-схемы. На внешней поверхности крышек выполнены несквозные подстроечные выемки, выполненные металлизированными или неметаллизированными. Прямоугольные элементы и заглушки имеют равную между собой высоту. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Полосковый СВЧ-микроблок, содержащий коаксиальные СВЧ-разъемы, компоненты СВЧ-схемы, верхнюю крышку, выполненную из диэлектрического материала, причем внешняя поверхность верхней крышки металлизирована и является СВЧ-экраном для компонентов СВЧ-схемы, отличающийся тем, что содержит нижнюю крышку, выполненную из диэлектрического материала, компоненты СВЧ-схемы установлены на внутренних поверхностях верхней и нижней крышек, а на внешней поверхности крышек выполнены несквозные подстроечные выемки, выполненные металлизированными или неметаллизированными, боковые стенки микроблока составлены из прямоугольных элементов с установленными на них СВЧ-разъемами и из прямоугольных заглушек, внешняя поверхность нижней крышки, элементов и заглушек металлизирована и является СВЧ-экраном для компонентов СВЧ-схемы. 2. Полосковый СВЧ-микроблок по п. 1, отличающийся тем, что прямоугольные элементы и заглушки имеют равную между собой высоту, которая больше удвоенной высоты компонентов СВЧ-схемы.