Ответвители на связанных линиях

Ответвитель на связанных линиях со слабой связью (рис.1.7) состоит из параллельных отрезков линий, связанных равномерно по длине электрической и магнитной связями. Длина области связи в таком ответвителе составляет нечетное число четвертей длин волн, определенных в данных отрезках линий. Энергия, проходящая в определенном направлении по первичной линии, ответвляется во вторичную и распространяется по ней в противоположном направлении. Поэтому эти ответвители получили название «противонаправленных». Идеальный направленный ответвитель при выполнении указанных в [2] расчетных соотношений в одномодовом приближении обладает идеальной направленностью в неограниченном диапазоне частот и полосой постоянного переходного затухания, близкой к октаве.

Благодаря широкополосности, а также простоте конструкции, этот ответвитель используется во многих интегральных микросхемах СВЧ.

Рис.1.7. Топология ответвителя на связных линиях

Проектирование микрополоскового ответвителя на связных линиях имеет ряд специфических трудностей. Дело в том, что в таком ответвителе поле колебаний нечетного вида в заметной степени вытесняется в воздушное пространство, распространяясь над диэлектрической подложкой, тогда как поле четного вида почти полностью остается в материале подложки, имеющей высокую диэлектрическую проницаемость. В связи с этим появляется разность коэффициентов распространения колебаний четного и нечетного видов, которая увеличивается с усилением связи. В результате возникают дополнительные частотно зависимые фазовые сдвиги между сигналами во вторичной линии, что ухудшает характеристики ответвителей на связанных линиях.

Микрополосковый ответвитель на связанных линиях с сильной боковой связью трудно выполнить из-за очень малых зазоров, жестких технологических допусков. Например, трехдецибельный ответвитель должен иметь зазор мкм, что практически нереализуемо. С целью устранения этого недостатка применяется каскадное соединение направленных ответвителей. Однако при каскадном соединении противонаправленных ответвителей (каковыми являются рассматриваемые ответвители на связанных линиях) имеется одна особенность. Необходимо перекрещивание проводящих линий, как это показано на рис.1.8.

При планарной геометрии каскадного ответвителя трудно реализовать перекрестие проводящих линий. Эту особенность устраняет сравнительно простая конструкция ответвителя Ланге (рис.1.9), которая имеет встречно штыревую структуру и перекрестное соединение проводами. Практическая схема такого ответвителя, выполненная на подложке из поликора толщиной 1 мм, с зазором между проводниками микрополосковой линии примерно 700 мкм в диапазоне частот от 2 до 4 ГГц имеет потери, равные 0,25 дБ, и развязку порядка 30 – 40 дБ.

Литература

1. А.М. Чернушенко, Н.Е. Меланченко, Л.Г. Малорацкий, Б.В. Петров. Конструкции СВЧ устройств и экранов. - М.: Радио и связь. 1983.

2. Малорацкий Л.Г. Микроминиатюризация элементов и устройств СВЧ. - М.: Сов. радио. 1976.