Диэлектрический волновод Советский патент 1983 года по МПК H01P3/16 

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано в частности в функциональных элементах, интегральных схе мах, в том числе миллиметрового и субмиллиметрового диапазона. Известен одноволновый диэлектрический волновод в виде диэлектрического стержня с прямоугольным поперечным сечением l . Недостатком его является сложность реализации в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах. Наиболее близким к предлагаемому является диэлектрический волновод, содержащий диэлектрический стержень расположенный на диэлектрической по ложке 2. Однако у этого диэлектрического волновода при заданных размерах и диэлектрической проницаемости диэлектрического стержня и диэлектрической подложки сложно обеспечить одноволновый режим-. Цель изобретения. - обеспечение одноволнового режима в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах, длин волн при заданных размерах и диэлектрической проницаемости диэле трического стержня г: диэлектрической подложки. Поставленная цель достигается тем, что в диэлектрическом волноводе диэлектрическая подложка выполнена в виде гребенчатой структуры, промежутки между гребнями которой заполнены диэлектрическим материалом с диэлектрической проницаемостью Е равной «-()/(4) эффективная диэлектрическая проницаемость диэлектрической подложки; диэлектрическая проницаемость материала гребенчатой структуры; соответственно толщина гребня и период гребенчатой структуры. На чертеже приведена конструкция диэлектрического волновода. Диэлектрический волновод состоит из диэлектрического стержня 1, ДИг« электрической подложки, выполненной в виде гребенчатой структуры 2, промежутки между гребнями которой заполнены диэлектрическим материалом 3. Устройство работает следующим образом. По диэлектрическому стержню 1 распространяется волна Е, переотражаясь между его верхней границей и прилегающей к нему плоскостью диэлектрической подложки. Так как гребенчатая структура 2 является частОпериодической, т.е. период р ее меньше длины волны А / то гребенчатая поверхность диэлектрической подложки из материала с диэлектрической проницаемостью gri канавки которой заполнены диэлектри ческим материалом 3 с проницаемость , действует на распространяющуюся волну Е как диэлектрик с усредненной диэлектрической проницаемостью ЭФ которая приближенно вычисляется по Формуле (п-e Таким образом, за счет изменени заполнения гребенчатой структуры 2 от О до 1 эффективная проницаемость подложки меняется от до ЕПРежим распространения (одноволно вый или многоволновый |. определяетс разностью дСд диэлектрической проницаемости диэлектрического стержня 1 ЕО и эффективной проницаемости диэлектрической подложки Для заранее выбранных поперечном сечении диэлектрического стержня 1 2) {мм и его проницаемости Ер а также величине замедления волны b/C-VWf / ™-). где К постоянная распрострак.; йения волны Б величина Ej обеспечиваюиая олноволновый режим, определяется из соотношения 2 г, I Ji 2/ 2Д.У (If W л Ли52фЛ2 е.-Л(г5;)(15;-1 Н ес«2 л - л 1 tie -Ills {VS) nv-) в соответствии с выражением для эффективной диэлектрической проницаемости диэлектрической подложки коэффициент заполнения гребенки равен blp(t.)t одноволнового режима с заланньал замед.лением определяется из соотношения для К So к|. Глубина h гребенки выбирается большей, чем глубина проникновения поля в подложку, т.е. О в качестве заполнителя (диэлектрического материала 3) гребенчатой структуры 2 могут быть выбраны твердые, жидкие, порошкообразные материалы . Предлагаемь:й волновод позволяет сочетать конструкции взаимных и невзаимных СВЧ элементов ( модулятор, вентиль, фазовращатель, переключатель и т.п.), изготовленных из ферритов и полупроводников (имеющих большую величину Е) , при сохранении в них одноволнового режима с диэлектрическими подложками из материалов с небольшой величиной диэлектрической проницаемости и наполг-. нителем, имеющим большую величину диэлектрической проницаемости. Формула изобретения Диэлектрический волновод, содержащий диэлектрический стержень, расположенный на диэлектрической подложке , отличающийся тем, что, с целью обеспечения одноволнового режима в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн при заданных размерах и диэлектрической проницаемости диэлектрического стержня и диэлектрической подложки, диэлектрическая подложка выполнена в виде гребенчатой структуры, промежутки между гребнями которой заполнены диэлектрическим материалом с диэлектрической проницаемостью е I равной 8ЧьФ-|)/Ь) где п - диэлектрическая проницаемость материала гребенчатой структуры; b и р соответственно толщина гребня и период гребенчатой структуры; - эффективная диэлектрическая проницаемость диэлектрической подложки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Взятышев В.Ф. Диэлектрические волноводы, М., Сов. радио, 1970, с. 162. 2.Рожков . и др. Расчет многослойного диэлектрического волновода. Труды Московского энергетического института. Вып. 100, 1972, с. 102 (прототип).