Сверхвысокочастотный вентиль Советский патент 1993 года по МПК H01P1/38 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в качестве развязывающего устройства в активных прием- нопередающих системах СВЧ, а.также в пассивных фильтрующих и распределительных СВЧ-устройствах, выполненных по Гибридно-интегральной технологии и имеющих самое различное назначенивч например, в радиорелейных линиях связи и системах, самолетной радиосвязи.

Целью изобретения является увеличение вентильного отношения расширение рабочей полосы частот и эксплуатационных возможностей микрополоскового вентиля СВЧ.

На фиг. 1 представлен СВЧ в.ентиль; на фиг. 2 - сечение на А-А фиг. 1.

СВЧ вентиль содержит поперечно намагниченную ферритовую подложку , разветвление микрополосковых линий передачи 2 и металлизацию 3. Разветвление микрополосковых линий передачи 2 и металлизация 3 расположены по обеим сторонам ферритовой подложки 1, Часть фер- ритовой подложки 4, имеет поперечное намагничивание (см. на фиг. 2 поз. Не). СВЧ вентиль имеет по крайней мере одну согласованную нагрузку 5. Согласованная нагрузка имеет пленарную линию передачи 6, один из концов которой имеет короткое замыкание. Последнее достигается за счет подключения к этому концу двух разомкнутых шлейфов 9 длиной Я/4,

Центральный проводник копланарной линии 6 выполнен в виде резистивного слоя 7. Разветвление 2 имеет п отрезков микрополосковых линий передачи, где ,4,5.б.....

00

со со

00

о

со

Волновое сопротивление отрезка мик- рополосковой линии 8, конец которого соединен с концом резистивного слоя 7., выбрано равным входному сопротивления разветвления 2 микрополосковой линий. Длина I отрезка микрополосковой линии 8 составляет не менее А /8, где А - рабочая длина волны

СВЧ вентиль работает следующим образом. При возбуждении одного из отрезков микрополосковой линии разветвления 2- электромагнитная волна квази - ТЕМ типа трансформируется в поперечно-намагниченной части А ферритовой подложки 1 в поверхностную ферритовую волну.. В зависимости от направления внешнего магнит- ного поля поверхностная волна распространяется в разветвлении отрезков микрополосковой линии по или против часовой стрелки, последовательно возбуждая каждый отрезок микрополосковой линии.

При возбуждении отрезка микрополосковой линии разветвления, не имеющего соединения с согласованной нагрузкой, сигнал с малыми потерями и в широкой полосе частот распространяется между двумя смежными отрезками микрополосковой линии.

При возбуждении микрополосковой линии разветвления, соединенной с согласованной нагрузкой, сигнал в широкой полосе частот активно затухает в резистивном слое, что обуславливает высокое вентильное отношение и широкую полосу частот микропо- лоскового вентиля СВЧ: Активное затухание СВЧ - сигнала в согласованной нагрузке 5 происходит из-за распространения СВЧ - тока как по нижней так и по верхней поверхности резистивного слоя, что достигается за счет того,-что центральный проводник 7 копланарной .линии 6 выполнен в виде резистивного слоя, а волновое сопротивление отрезка микрополосковой линии 8 равно входному сопротивлению разветвления 2, причем длина отрезка микрополосковой линии 8 составляет не менее А/8.

Активное преобразование основной волны (волны поверхностного типа), распространяющейся в обратном направлении, в диссилативные потери достигается за счет того, что СВЧ вентиль имеет согласованную нагрузку, содержащую компланарную линию передачи, один конец которой коротко- замкнут, а центральный проводник, выполнен в виде резистивного слоя. При этом волновое сопротивление микрополосковой линии разветвления, конец которой соединен с концом сосредоточенного резистивного слоя, равно входному сопротивлению разветвления микрополосковых линий, и ширина отрезка микрополосковой линии, к которому подсоединена согласованная нагрузка, превышает ширину других плеч, а также превышает расстояние между экранными проводниками отрезка компланарной линии, образующими емкостный зазор с торцем этого отрезка микрополосковой ли- нии.

В СВЧ вентиль может быть введено (п-3) дополнительных согласованных нагрузок, подключенных к соответствующим плечам (т.е. к соответствующим отрезкам микропо5 лосковой линии).

Использование компланарной линии, центральной проводник которой выполнен в виде сосредоточенного резистивного слоя, позволяет увеличить вентильное отно0 шение и расширить рабочую полосу частот за счет более активного поглощения обратной волны. Последнее обусловлено тем, что увеличенный уровень краевого поля в компланарной линии способствует распростра5 нению СВЧ-тока как по нижней, так и по верхней поверхности резистивного слоя. Равенство волнового сопротивления микрополосковой линии, конец которой соединен с концом сосредоточенной резистивного

0 слоя, входному сопротивлению разветвления приводит к повышению краевого поля на входном конце компланарной линии, что обуславливает более высокую концентрацию СВЧ-тока как на нижней так и на верх5 ней поверхности центрального проводника компланарной линии, выполненного в виде резистивного слоя, а следовательно, и активную трансформацию электромагнитной волны в диссипативные потери.

0 Выбор длины отрезка микрополосковой линии к концу которого подсоединен рези- стивный слой, не менее А/8, позволяет экспоненциальное распределение СВЧ-тока поверхностной ферритовой волны трэнс5 формировать в равномерное распределение по ширине этого отрезка микрополосковой линии, и тем самым активно преобразовывать обратную поверхностную волну в диссилативные потери;

0 Разветвление может иметь не менее трех микрополосковых линий, при этом не требуется строгая круговая симметрия расположения отрезков микрополосковой линии относительно центральной части

5 разветвления, и равенство волновых сопротивлений микрополосковых линий. Формула изобретения 1. Сверх высокочастотны и вентиль, содержащий поперечно намагниченную металлизированную ферритовую подложку, на

которой нанесено n-плечее разветвление О1резков микрополосковой линии, и соединенную с одним из плеч согласованную нагрузку, отличающийся тем, что. согласованная нагрузка выполнена в виде отрезка копланарной линии, центральный проводник которого образован резистив- нйм слоем и короткозамкнут на одном конце, а -другим концом подсоединен к торцу первого отрезка микрополосковой линии, длина I которого выбрана I А/8, а ширина превышает ширину других отрезков микро0

полосковой линии и расстояние между экранными проводниками отрезка копланарной линии, образующими емкостной зазор сторцем первого отрезка микрополосковой линии.

2. Вентиль по п.1,отличающийся тем, что введено (n-З) дополнительных согласованных нагрузок, подключенных к соответствующим отрезкам микрополосковой линии, где п - 3,4,5,6...; Я- рабочая длина волны.

Использование: для увеличения вентильного отношения, расширения рабочей полосы частот развязывающих узлов СВЧ.- Сущность изобретения: устройство содержит поперечно-намагниченную ферритовую подложку, n-плечее разветвление отрезков микрополосковой линии и, по крайней мере, одну согласованную нагрузку. Согласованная нагрузка выполнена в виде отрезка линии, один конец которой короткозамкнут, а центральный проводник выполнен в виде резистивного слоя. Длина отрезка микрополосковой линии,.к которой подключена согласованная нагрузка, составляет не менее Я/8, где Я - средняя длина рабочего диапазона волн, ,4,5..., а ширина превышает расстояние между экранными проводниками отрезка копланарной линии. Экранные проводники отрезка копланарной линии образуют емкостной зазор с торцем отрезка микрополосковой линии. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Фиг. 7

3

Г

Фиг,1