СВЧ управляющее устройство Советский патент 1993 года по МПК H01P1/22 H01P1/15 

Изобретение относится к радиоэлектронике СВЧ и может быть использовано в волнородных СВЧ управляющих устройствах, в том числе в выключателях, аттенюато- рах, модуляторах, фазовращателях, смесителях.

Целью изобретения является уменьшение потерь в режиме пропускания СВЧ управляющего устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в СВЧ управляющем устройстве, содержащем отрезок прямоугольного волновода, состоящий из двух частей, симметричных относительно Е-плоскости, установленную в указанной плоскости диэлектрическую подложку с металлизацией на одной ее стороне, в которой выполнены первая и вторая щели, поперек которых включены группы полупроводниковых диодов, отстоящие на четвертьволновом расстоянии одна от другой, цепь питания в виде отрезка микрополоска, согласно изобретению первая и вторая щели . расположены симметрично продольной оси отрезка прямоугольного волновода, разнопол.прные выводы полупроводниковых ДИОДОР в каждой группе соединены со средним участком металлизации, крайние участки металлизации гальванически соединены с прилегающими к ним широкими стенками отрезка прямоугольного волновода, а отрезок микрополоска выполнен на введенной дополнительной диэлектрической подложке, подключен к среднему участку металлизации, при этом дополнительная диэлектрическая подложка выполнена в едином технологическом цикле с диэлектрической подложкой, установлена поперек отрезка прямоугольного волновода и закреплена в щели, выполненной в узкой стенке отрезка волновода, а толщина дополнительной диэ- лектрич еской подложки составляет 0,01 А в 1 где Я в -длина волны в отрезке прямоугольного волновода.

Уменьшение потерь в режиме пропускания обусловлено, прежде всего, заявляемой конструкцией цепи питания. Во-первых, цепь питания диодов, выполненная в виде отрезка микрополоска на дополнительной диэлектрической подложке, установлена в щели в узкой стенке отрезка волновода вдоль его поперечной оси симметрии, т.е. поперек линий напряженности электрического поля в этом волноводе, благодаря чему в ней отсутствуют токи СВЧ, приводящие к дополнительным потерям СВЧ-сигнала. Во-вторых, дополнительная диэлектрическая подложка имеет толщину

менее 0,01АВ , поэтому ее влияние на структуру электрического поля (эффект втягивания электрического поля в диэлектрик) минимально, вследствие чего устраняются дополнительные потери СВЧ-сигнала за счет рассеяния и утечек по микрополосково- му вводу цепи питания диодов, размещенному на этой подложке. Наконец, дополнительная диэлектрическая подложка, расположенная перпендикулярно к основной подложке, выполнена в едином технологическом процессе с основной подложкой, что позволяет исключить пайку или другой вид соединения цепи питания со

0

5

0

5

средним участком металлизации и, таким образом, избежать дополнительных потерь СВЧ-сигнала. Заявляемая конструкция цепи питания обеспечена введением новых признаков в конструкцию управляющего устройства в целом, причем некоторые из них, кроме того, способствуют и дополнительному уменьшению потерь. Так, со средним участком металлизации соединены своими равнополярными выводами полупроводниковые диоды, а микрополосок цепи питания, размещен на продольной оси симметрии отрезка волновода, вследствие чего он не возбуждает электрическое поле в волноводе и не приводит к дополнительным потерям

0 СВЧ-сигнала. Это, в свою очередь, позволяет крайние участки металлизации (полоски многощелевой линии) замкнуть на стенки волновода и тем самым исключить необходимость их изоляции от стенок волновода, а

5 следовательно, устранить потери за счет утечек СВЧ-сигнала по изоляционному слою диэлектрика.

На чертеже схематически изображена конструкция заявляемого СВЧ-устройства.

0 Примером конкретного выполнения СВЧ управляющего устройства является широкополосный быстродействующий СВЧ-модулятор, содержащий отрезок прямоугольного волновода, состоящий из пер5 вой 1 и второй 2 частей, симметричных относительно Е-плоскости, установленную в указанной плоскости основную диэлектрическую подложку 3. На подложке 3 размещены три участка металлизации 4-6,

0 разделенные щелями 7,8, поперек которых включены группы по два включенных параллельно р-1-п-диодов 9, отстоящих на четвер- , тьволновом расстоянии друг от Друга. Цепь питания 10 р-1-п-диодов выполнена в виде

5

отрезка микрополоска, размещенного на дополнительной диэлектрической подложке 11, проходящей через щель 12 в узкой стенке отрезка волновода вдоль его поперечной оси симметрии, и соединена со средним участком металлизации 5. Дополнительная подложка имеет толщину менее 0,01 Ав и расположена перпендикулярно к основной подложке 3, Для обеспечения этого требования в качестве диэлектрического матери- ала дополнительной подложки 11 использован полиимид, обладающий достаточной пластичностью и допускающий возможность изгиба подложки во взаимно перпендикулярных плоскостях. Этой же це- л и способствует выбранная толщина диэлектрической подложки. Щель 12 имеет размеры, близкие к поперечному сечению размещенной в ней диэлектрической подложки.

Количество участков металлиации на основной диэлектрической подложке может быть больше трех и зависит от допустимой рабочей мощности и рабочего диапазона частот, определяющего конструктивные размеры волноводно-щелевой линии.

Согласующие переходы со стандартного прямоугольного волновода на отрезок волновода с металлизированной диэлектрической подложкой условно не показаны.

Модулятор работает следующим образом.

В режиме пропускания модулятора, при отсутствии прямого тока через р-1-п-диоды 9, СВЧ-сигнал проходит по щелям 7,8 двух- щелевой линии передачи с минимальными потерями, В режиме запирания модулятора при подаче прямого напряжения смещения на цепь питания 10 через р-1-п-диоды протекает прямой ток, и они шунтируют щели 7,8 двухщелевой линии передачи малым сопротивлением, обеспечивая при этом запирание СВЧ-сигнала,

Совокупный эффект уменьшения потерь СВЧ управляющего устройства за счет указанных новых признаков предложенного технического решения составляет десятки процентов или от 0,5 до 1,5 дБ в зависимости от рабочего диапазона частот СВЧ управляющего устройства.

Дополнительным эффектом является увеличение развязки путем подавления высших типов колебаний за счет короткого замыкания крайних полосков двухщелевой линии передачи на широкие стенки отрезка волновода, вследствие чего уменьшается просачивание СВЧ-сигнала (высших типов волн) в обход основного волновода по изоляционному слою диэлектрика. Положительный эффект увеличения развязки за счет заявляемого технического решения проявляется в большей мере на высоких уровнях развязки (более 20 дБ) и составляет десятки процентов при уровнях развязки СВЧ управляющих устройств более 30 дБ. Формула изобретения СВЧ управляющее устройство, содержащее отрезок прямоугольного волновода, состоящий из двух частей, симметричных относительно Е-плоскости, в которой установлена диэлектрическая подложка с металлизацией на одной ее стороне, в которой выполнены первая и вторая щели, поперек которых включены группы полупроводниковых диодов, отстоящие на четвертьволновом расстоянии одна, от другой, цепь питания в виде отрезка микрополоска, о т- личающееся тем, что, с целью уменьшения потерь в режиме пропускания, первая и вторая щели расположены симметрично продольной оси отрезка прямоугольного волновода, разнополярные выводы полупроводниковых диодов в каждой группе соединены со средним участком металлизации, крайние участки металлизации гальванически соединены с прилегающими к ним широкими стенками отрезка прямоугольного волновода, а отрезок микрополоска выполнен на введенной дополнительной диэлектрической подложке, подключен к среднему участку металлизации, при этом дополнительная диэлектрическая подложка выполнена в едином технологическом цикле с диэлектрической подложкой, установлена поперек отрезка прямоугольного волновода и закреплена в щели, выполненной в узкой стенке отрезка волновода, а толщина дополнительной диэлектрической подложки выбрана менее 0,01АВ . где Ав - длина волны в отрезке прямоугольного волновода.

Использование: в радиотехнике СВЧ в управляющих устройствах, в том числе вы- . ключателях, аттенюаторах, модуляторах, фазовращателях, смесителях. Сущность изобретения: устройство содержит отрезок прямоугольного волновода из двух частей 1,2, симметричных относительно Е-плоско- сти, в которой установлена диэлектрическая подложка 3 с двумя .щелями 7,8; разделяющими участки металлизации 4-6. Поперек щелей 7,8 включены группы полупроводниковых диодов 9. Разнополярные выводы полупроводниковых диодов 9 в каждой группе соединены со средним участком 5 металлизации, а участки 4 и 6 прилегают к широким стенкам отрезка волновода. Отрезок 10 микрополоска цепи питания выполнен на дополнительной диэлектрической подложке, установленной поперек отрезка волновода, и подключен к среднему участку 5 металлизации. 1 ил.