Рефлектометр Советский патент 1990 года по МПК G01R27/04 

А фиг

от выхода TIT с заданным коэффициентом отражения. Мощность на выходе III поглощается подключенной к нему микрополосковой нагрузкой. В результате отражения волны от выхода III между точками подключения детекторного диода 11 к линиям 7 и 8 появляется напряжение разбаланса, которое пропорционально величине коэф.отражения. Продетектированное напряжение через высокоомные резисторы 16 и 17 и фильтрующие RC-цепочки, состоящие из конденсаторов 18, 20, 21 и 23 и

резисторов 19 и 22, поступает на НЧ-выход. Конденсаторы 9 и 10 отделяют НЧ-часть схемы от СВЧ. Резисторы 16 и 17 обеспечивают минимальное влияние НЧ-схемы на СВЧ, поддерживают симметрично СВЧ-схемы на концах диагонального резистора 5 и предотвращают замыкание СВЧ-энергии на корпус. Элементы фильтрации замыкают сигнал СВЧ на концах резисторов 16 и 17, предотвращая его просачивание на НЧ-выход. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - улучшение согласования и расширение полосы рабочих частот. На рефлектометр поступает СВЧ-мощность, которая от входа I направляется по микрополосковому отрезку входной СВЧ-линии 6 передачи через резисторы 3 и 4 и выходные микрополосковые отрезки выходных СВЧ-линий 7 и 8 передачи к выходам II и III и отражается от выхода III с заданным коэф. отражения. Мощность на выходе III поглощается подключенной к нему микрополосковой нагрузкой. В результате отражения волны от выхода III между точками подключения детекторного диода 11 к линиям 7 и 8 появляется напряжение разбаланса, которое пропорционально величине коэф. отражения. Продетектированное напряжение через высокоомные резисторы 16 и 17 и фильтрующие RC-цепочки, состоящие из конденсаторов 18, 20, 21 и 23 и резисторов 19 и 22, поступает на НЧ-выход. Конденсаторы 9 и 10 отделяют НЧ-часть схемы от СВЧ. Резисторы 16 и 17 обеспечивают минимальное влияние НЧ-схемы на СВЧ, поддерживают симметрично СВЧ-схемы на концах диагонального резистора 5 и предотвращают замыкание СВЧ-энергии на корпус. Элементы фильтрации замыкают сигнал СВЧ на концах резисторов 16 и 17, предотвращая его просачивание на НЧ-выход. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике СВЧ и может быть использовано для широкополосного измерения коэффициента отражения и коэффициента стоячей волны напряжения исследуемых устройств в метровом и сантиметровом диапазоне волн.

Цель изобретения -- улучшение согласования и расширение полосы рабочих частот.

На фиг. 1 приведена конструкция рефлектометра; на фиг.2 - металли- зированная сторона диэлектрической подложки; на фиг.З - разрез А-А на Фиг.2.

Рефлектометр содержит корпус 1, диэлектрическую подложку 2, резисто- ры 3-5, входную СВЧ-линию 6 передачи и выходные СВЧ-линии 7 и 8 передачи, которые выполнены микрополосковыми, . конденсаторы 9 и 1 0, детекторный диод И, расширенные участки 12 и 13 выходных линий 7 и 8 передачи, перемычки 14 и 15, первый и второй высокоомные резисторы 16 и 17, конденсаторы 18,20,21 и 23 RC-цепочек, резисторы 19 и 22 фильтрующих RC-цепо- чек, выборку 24 в обратной поверхности диэлектрической подложки 1 , металлизированную часть 25 обратной поверхности диэлектрической подложки 1, первое скачкообразное изменение уровня 26 корпуса, второе скачкообразное изменение уровня корпуса 27. Особенности данной конструкции заключаются в следующем.

Так как весь рефлектометр выполнен на микрополосковой плате, то необходимо при устранении паразитных связей резисторов и диода на корпус (которые при идеальном рассмотрении

5 Q

5

представляются как сосредоточенные элементы, а в действительности на высоких частотах являются распределен- ными отрезками линий) учитывать и выполнять требование минимального- влияния на подводящие микрополоско- вые линии всех проводимых мер по устранению вышеупомянутых паразитных , связей. Следует учитывать также, что в микрополосковом исполнении для обеспечения работоспособности в сантиметровом диапазоне волн все основные элементы схемы должны иметь малые размеры, включая и ширину микрополос- ков ых линий (при толщинах подложки 0,5 и 1 мм, например, для поликора) и это создает трудности включения необходимых монтажных элементов (таких как диод 11 и разделительные конденсаторы 9 и 10). При выборе конструктивных особенностей рефлектометра также принималось во внимание необходимость достаточно большого удаления поверхности пленочных высо- коомных резисторов 16 и 17 от поверхности основания. Входное сопротивление высокоомных резисторов 16 и 17 (например, для Квх 1500 Ом по пос тоянному току) речко снижается с частотой и может стать порядка 2цм/л . 100-150 Ом уже на частотах 5-6 ГГц, если волновое сопротивление линии Z- образуемое резистором на подложке и экраном, менее 100 Ом (т.е. при небольшой воздушной прослойке между подложкой 2 и основанием 1) . Это приводит к существенному шунтированию схемы и отражениям.

Рефлектометр (измерительный мост) содержит металлический корпус 1 с диэлектрической подложкой 2,

На диэлектрической подложке 2 толщиной Н расположены три резистора 3-5, соединенные между собой треугольником. 1C точкам соединения резисторов 3-5 подключены входная и две выходные линии 7 и 8 передачи. Два конденсатора 9 и 10 подключены к выходным линиям 7 и 8 и к диоду 11 включенному параллельно диагональному резистору 5. Диод 11 расположен так, что он не касается поверхности подложки. Участки выходных линий 12 и 13 на расстоянии порядка двойной толщины Н подложки 1 от точки соединения с ними резистора 5 выполнны шириной, равной 1,2-1,3 ширины регулярных отрезков входной и выходной СВЧ-линии и смещены относительно осевой линии, проходящей через внешние концы выходных линий 7 и 8 на величину, равную половине толщины подложки 1. Конденсаторы 9 и 10 установлены на расширенных участках 12 и 13 выходных микрополосковых линий 7 и 8, а диод 11 установлен поверх конденсаторов 9 и 10. К выходам диода 11 через перемычки 14 и 15 подключены два высокоомных резистора

16 и 17, расположенные под углом 15- 25 друг к другу. Первый из высокоомных резисторов 16 соединен через фильтрующую НС-цепочку 18-19-20 с корпусом 1, а второй резистор 17 соединен через фильтрующую RC-цепочку 21-22-23 с низкочастотным выходом рефлектометра.

Это же касается и ширины микрополосковой линии в области стыковки. Со стороны выхода III обеспечивается стыковка с микрополосковой согласованной нагрузкой. СВЧ-мощность от входа 1 направляется по микрополосНа обратной поверхности диэлектрической подложки под конденсаторами 9 и 10, диодом 11 , диагональным резистором5,вы-40 ковому отрезку входной линии 6 че- сокоомными резисторами 16 и 17 и RC-це- рез резисторы 3 и 4 и выходные от- почками 18-19-20 и 21-22-23 выполнена выборка 24 глубиной в 0,4-0,6 толщины подложки 2. Выборка от края дирезки линий 7 и 8 к выходам II и III и отражается от выхода III с коэффициентом отражения р, характеризуюэлектрической подложки 2 у низкочас 45 щим отРажение от исследуемой ГИС.

тотного выхода до линии, отстоящейМощность на выходе III поглощается

подключенной к выходу III микрополосковой нагрузкой. В результате отражения волны от выхода III между точка50

на расстоянии (3-4)Н толщины подложки 2 от осевой линии выходных линий 7 и 8, выполнена по всей ширине подложки, а до уровня 1,25 толщины подложки 2 выборка имеет ширину, равную (5-7)Н толщинам подложки. С расстояния (l-J,5)H толщины подложки от осевой линии выходных линий 7 и 8 и до уровня четверти ширины подложки 0,25 Н от осевой линии выходных линий в стороны входной линии 6 выборка имеет ширину 2,3-3 толщины подложки. Остальная часть 25 обратной

55

ми подключения диода II к выходным линиям 7 и 8 появится напряжение разбаланса, которое пропорционально величине Ох

Р (

1 Vj p«|

Г - Гр7Г

где Z0 - импеданс согласованной микрополосковой нагрузки;

15

5521226

поверхности диэлектрической подложки 2 имеет металлизацию и контактирует с основанием корпуса . В основании корпуса 1 от осевой линии выходных линий 7 и 8 на длину (1-2)н толщины подложки в сторону низкочастотного выхода выполнено первое скачкообразное изменение 26 уровня 6 глу- 0 биной в (0,3-0,6)Н толщины подложки 0,5Н и далее глубиной (1,5-3)Н толщины подложки 2 до линии, проходящей через точки соединения высокоомных резисторов с RC-цепочками.

Дополнительное улучшение согласования достигается за счет выбора величины сопротивления диагонального резистора, равной 1,2-1,6 величине волнового сопротивления входной и

2о выходных СВЧ-линий.

Рефлектометр работает следующим образом.

Микрополосковый рефлектометр стыкуется с микрополосковой платой или

25 непосредственно с коаксиально-полос- ковым переходом со стороны входа Bxl для подачи СВЧ-мощности. Испытуемая гибридно-интегральная схема (ГИС) стыкуется со стороны выхода II или III, причем естественно, толщина подложки 2 ГИС должна быть такой же, так и толщина подложки рефлектометра.

Это же касается и ширины микрополосковой линии в области стыковки. Со стороны выхода III обеспечивается стыковка с микрополосковой согласованной нагрузкой. СВЧ-мощность от входа 1 направляется по микрополос30

35

-40 ковому отрезку входной линии 6 че- рез резисторы 3 и 4 и выходные от-

ми подключения диода II к выходным линиям 7 и 8 появится напряжение разбаланса, которое пропорционально величине Ох

Р (

1 Vj p«|

Г - Гр7Г

где Z0 - импеданс согласованной микрополосковой нагрузки;

715

Z.x - входной импеданс исследуемой ГИС.

Продетактированное напряжение через высокоомные резисторы 16 и 17 сопротивлением порядка 1200-1500 Ом и фильтрующие RC-цепочки поступают на низкочастотный выход рефлектометра. Конденсаторы 9 и 10 отделяют низкочастотную часть схемы от СВЧ

(предотвращая проникновение низкочастотного тока в линии 6-8) ( Высокоомные резисторы 16 и 17 обеспечи- рают минимальное влияние низкочастотной схемы на СВЧ, поддерживают сим- метрично СВЧ-схемы на концах диагонального резистора 5, предотвращают замыкание СВЧ-энергии на корпус 1. Элементы фильтрации - конденсаторы и резисторы 18-23 замыкают сигнал-СВЧ на концах высокоомных резисторов 16 и 17, предотвращая его просачивание на в ыход НЧ.

Возможно для улучшения технологии- на по всей ширине диэлектрической

30

35

ности выборки в диэлектрической подложке выполнять радиусными.

Формула изобретения

подложки до уровня (1-1,5)Н, выбор выполнена шириной, равной (5-7)Н толщинам подложки, а с расстояния (-1,5)Н от осевой линии выходных СВЧ-линий передачи и до уровня О, от осевой линии выходных СВЧ-линий передачи в сторону входной СВЧ-лин передачи выборка равна (2,3-3)Н, металлизация выполнена на остально части обратной поверхности диэлек ческой подложки, свободной от выб рок, и контактирует с основанием корпуса, в основании корпуса от ос вой линии выходных СВЧ-линий перед чи на длине (l-2)H в направлении низкочастотного выхода выполнено скачкообразное изменение уровня гл биной (0,3-0,б)н и далее глубиной (1,5-3)Н по линии, проходящей чере точки соединения высокоомных резис ров с ЕС-цепочками, емкости устано лены н$ расширенных участках выход ных СВЧ-линий, детекторный диод ра положен над конденсаторами, а высо омные резисторы подключены к выводам диода через перемычки и распол жены под углом 15-25° друг к другу

8

полосковыми, конденсаторы размещены на входных участках выходных СВЧ- линий передачи на длине равной 2Н, где Н - толщина подложки микрополос - ковой линии передачи, участки выходных СВЧ-линий передачи выполнены шириной, равной 1,2-1,3 ширины регу-, лярных СВЧ-линий на расстоянии поряд- ка 2Н от точки соединения с ними ре- зистора и смещены относительно вой линии проходящей через внешние концы выходных СВЧ-линий в сторону входной СВЧ-линий, на величину, равную 1/2 Н, на обратной поверхности диэлектрической подложки под конденсаторами, диодом, диагональным резистором, высокоомными резисторами и ЕС-цепочками выполнена выборка глубиной (0,Д-0,б)Н, выборка от края диэлектрической подложки у низкочастотного выхода до линии, отстоящей на расстоянии (З-А)Н от осевой линии выходных СВЧ-линий передачи, выполнена по всей ширине диэлектрической

0

5

05

5

подложки до уровня (1-1,5)Н, выборка выполнена шириной, равной (5-7)Н толщинам подложки, а с расстояния (-1,5)Н от осевой линии выходных СВЧ-линий передачи и до уровня О,25Н от осевой линии выходных СВЧ-линий передачи в сторону входной СВЧ-линий передачи выборка равна (2,3-3)Н, металлизация выполнена на остальной части обратной поверхности диэлектрической подложки, свободной от выборок, и контактирует с основанием корпуса, в основании корпуса от осевой линии выходных СВЧ-линий передачи на длине (l-2)H в направлении низкочастотного выхода выполнено скачкообразное изменение уровня глубиной (0,3-0,б)н и далее глубиной (1,5-3)Н по линии, проходящей через точки соединения высокоомных резисторов с ЕС-цепочками, емкости установлены н$ расширенных участках выход- ных СВЧ-линий, детекторный диод расположен над конденсаторами, а высокоомные резисторы подключены к выводам диода через перемычки и расположены под углом 15-25° друг к другу.

Фиг. 2

фие.З