Линия задержки Советский патент 1985 года по МПК H03H7/30 

Изобретение относится к электромагнитным линиям задержки и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах для задержки радиосигналов, в частности, для задержки аналоговых сигналов.

Цель изобретения - увеличение времени задержки при одновременном уменьшении габаритных размеров. . На фиг. 1 представлена линия задержки (ЛЗ), разрез (для удобства анализа, количество секций ограничено до пяти); на фиг. 2 - отдельная секция ЛЗ, на фиг. 3 электрическая схема 13, на фиг. 4 пример конкретного выполнения секции ЛЗ.

Каждаясекция (фиг. 1 и 2) содержит симметричную полосковую линию в виде сигнальных проводников 1-5 меандровой структуры, расположенных с обеих сторон подложки 6. Проводники 1-5 являются зеркально симметричными. Количество секций зависит от заданной величины времени задержки. Секции последовательно соединены одна с другой перемычками 7, волновое сопротивление которых равн волновому сопротивлению ЛЗ. Секции ЛЗ отделены прокладками 8 одна от другой. При этом подложки 6 и прокладки 8 выполнены из одного материала и имеют одинаковую толщину, которая не превышает половины ширины печатного .проводника. Секции ЛЗ наложены одна на другую таким образом, что сигнальные проводники меандрово структуры соседних секций из проводников (1и2, 2иЗ;Зи4;4и 5), разделенные прокладками 8, являются зеркальным отображением друг друга.

Особенность работы ЛЗ состоит в следующем.

Благодаря тому, что сигнальные проводники секций, расположенные на обеих, сторонах подложки, являются зеркальным отображением друг друга, секции отделены одна от другой ди- . электрическими прокладками. Толщина прокладок и подложек не превьпиает половины ширины печатного проводника Секции наложены одна на другую таким образом, что сигнальные проводники меандровой структуры, разделенные прокладками, также являются зеркальным отображением друг,друга. Токи, протекающее в любых соседних

17058 2

расположенных друг над другом проводниках, текут в противоположных направлениях (стрелки на фиг . 2) и индуктивность каждоГ секции включает 5 в себя не только сумму индуктивносте ее печатных проводников, например, Lj + Lj 1я сек1и1Йпроводника 3, но и взаимоиндуктивность соседних проводников.

10 Так, например, для секции проводника 3 (фиг. 1) общая индуктивность составляет

t

+ 1.3 + 2( +

Ьз

. .

где L - индуктивность,

М - коэффициент взаимоиндуктивности.

2,3,3 ,4 - индексы, составляющие ну- , мера1.1ию печатных проводни- ков (фиг. 1).

Коэффициенты 1/2 при коэффициентах взаимоиндуктивности Н t и Мзл 5 означают, что взаимоиндуктивность между проводниками соседних секций включается в индуктивность как одной, так и другой секции (фиг. 3),

Как известно, взаимоиндуктивность между двумя проводниками всегда мень ше, либо равна индуктивности одного из проводников М : L. Индуктивность предлагаемой ЛЗ максимальна при , Сопоставление выражений для индуктивности,

Пп - /21Г

L

Чс

10 Гн/м - магнитная

41

де проницаемость ваку- ; ynaj : I - длинапе- . чатного провод HHKaJ

взаимоиндуктивности &

/21Г,

п

М

р.

и d

показывает, что .при d а/2. Поскольку Ьз Ьз толщина подлоек и прокладок не превьшает а/2,то

Мзз « Мз2- . Ьз, ) )я

где k 0-0,5 - коэффициент связи между печатными проводниками по толщине подложки или прокладки . k 0,5 и L При d 6 По сравнению с прототипом, у которого в лучшем случае Ьзз з 3 + 3L, в предлагаемом устройстве погонная индуктивность возрастает на 33%, а следовательно, увеличивается и задержки, пос- кольку Сз лЬС, где L и С - индуктивность и емкость ЛЗ. Если d , то это приводит к уменьшению М по сравнению с L и следовательно, к уменьшению общей индук а Если d - , то это тивности L мз ьсли а -у , .v. не приводит к увеличению L, поскольку всегда М L, но вызывает увеличе ние Погонной емкости и,следовательно времени задержки. Как известно, время задержки элек ромагнитной ЛЗ описывается выражением t3 1 ЧЬдСд, где t - длина проводника, Lg и Сд- погонные индуктивность и емкость соответственно. Погонная емквсть предлагаемой ЛЗ описьшается теми же выражениями, что и погонная емкость прототипа, в зависимости от соотношения a/d. Так, например, лри 4 : a/d «с: 30 d оСо г-гга «о| ГмЦс, n -7где f - диэлектрическая проницаемость подложкиJg - 10 /36-« Ф/м-диэлектричес кая проницаемость вакуума; а - ширина цечатного проводника d - толщина подложки. При заданном волновом сопротивлении р ЛЗ погонная индуктивность должна бь1ть равна Lg , так как Р -ч LQ /Сд . Отсюда при расчете топологии ЛЗ определяется расстояние между звeнья iи меандра 8 (фиг. 2),. так как LQ .k X 8 X 10 где 8 X 10 gn известное соотношение для распределенной индуктив ности, k - коэффициент равный 1,333 Гн/м, полученньй за счет многослойного расположений секций. з1зЖ- с ехр( - 4L, 874 Количество секций определяется необходимой величиной времени задержки и длиной отрезка печатного проводника, который укладывается в одной о секции. В ЛЗ за счет выполнения ее в виде секций, наложенных одна на другую, индуктивные связи, возникающие между соседними секциями, не являются паразитными, так как они совпадают по направлению с электромагнитным полем, возникающим в ЛЗ при прохождении по ней сигнала. За счет этого, погонная индуктивность возрастает на 33%. Это позволяет для сохранения заданного волнового сопротивления выбрать в качестве материала подложки диэлектрик с меньшей толщиной. Так г . . как t3 l|LC можно увеличить время задержки при одновременном,уменьшении габаритных размеров. Максимальная полоса пропускания предлагаемой ЛЗ описывается следующим выражением f 0, /jUjU t где ci - удельная объемная проводимость печатного проводника,; Ш - относительная магнитная проницаемость металла печатного проводника, fKg- магнитная постоянная вакуума. Время задержки t3 и волновое сопротивление р ЛЗ равны соответственно и 140 Ом, Секции ЛЗ изготовлен ны из двухстороннего фольгированного фторопласта. Толщина диэлектрика 0,1 мм, толщина фольги 35 мкм, с 2,4. Сама секция и симметричный печатный проводник имеют следующие геометрические размеры (фиг. 2):А 75; В 65, га 45; а 0,5. Цпя того, чтобы волновое сопротивление ЛЗ было равно 140 Ом при ширине печатного проводника 0,5 мм, расстояние между звеньями меандра Ь равно 3 мм. Длина симметричного пеатного проводника, расположенного на одной секции, равна 1,2 м. Секции изготовлены фотохимическим пособом. По краям секций для совмеения вьтолнены четыре отверстия, иаметром 3 мм. Линия задержки собрана следукнцим бразом.. Восемь секций соединены последоательно проводом типа МГТФ. В отерстия печатной платы усилителя .

тракта вертикального отклонения осциллографа 9 вставлены четыре нал- равляющих винта 10, на которые нанизаны пакет 11, состоящий из девяти прокладок и восьми секций. Пакет нанизан в следуницей последователь- ности: прокладка-секция-прокладкасек1щя-,.,-прокладка. Далее на пакет 11 наложена пластина 12, изготовленная из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Слои пакета сжаты между собой при помощи гаек 13. Общая высота пакета составляет 5-6 мм. Медная фольга печатной платы, расположенная под ЛЗ, соединена с медной фольгой пластины 12 проводом 14, образуя защитный экран ЛЗ, Выход и вход ЛЗ соединены со схемой усилителя при помощи провода 13. Полоса пропускания ЛЗ составляет 0-80 МГц.

Для сравнения: если требуемое волновое сопротивление и время задержки равно 140 Ом и 180 не, то габаритные размеры прототипа составляют 200x130x7 мм, что в 3-4 раза больше, чем габаритные размеры предлагаемой ЛЗ при прочих равных условиях.

ЖНИЯ ЗАДЕРЖКИ, содержащая два сигнальных проводника в виде меандровых структур, расположенных на противоположных сторонах ди электрической подложки, отличающаяся тем, что, с целью .увеличения времени задержки при одновременном уменьшении габаритных размеров, подложка с меандровьи-ш структурами выполнена в виде секций, соединенных электрически последовательно и расположенных параллельно одна другой, разделенных диэлектрическими прокладками с зеркальными по отношению одна к другой меандро- BbiMH структурами на обращенных плоскостях подложек соседних секций, в каждой из которых отношение толщин подложек и прокладок к ширине печатного проводника меандровой структуры не превышает 0,5. S (Л с

1-5

/-5 Ics t4i/fI IcfMiiu I Жсекция IЖ .3 , . 1 a-nrfYY% 4 nrv-V: .

т

Фиг. 2

Фиг-Ъ секция j ceftt t a .%5 15 fO f Г5