Главная  Коаксиальные и полосковые линии (СВЧ) 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 [ 30 ] 31 32 33 34 35 36 37

оси прорезается щель, через которую осуществляется связь с волноводом. Так как щель в заземленной пластине нарушает симметрию ленточной линии, то появляется излучение через боковые стороны линии. Для устранения этого излучения замыкают накоротко заземленные пластины несколькими металлическими штырьками (рис. 60,6).

Переход рассмотренного типа имеет следующие параметры: длины щели составляет 3/5 X; ширина равна 1/20 Л; волновое сопротивление ленточной линии равно 90 Ом, размеры волновода составляют 25,4Хв8,1-мм. Полосковая линия имеет разомкнутый конец на расстоянии 1/10 %л от щели. Здесь X и .Хл - длины волн соответственно в свободном пространстве и в ленчотной линии. Для улучше-


Рис. 61. Постоянный ослабитель и согласованная оконечная нагрузка для полосковой линии.

/ - постоянный ослабитель; 2 - согласованная на-, грузка; 3 - центральный металлический проводник: 4 - поглощающая лента (пластина).

НИЯ согласования перехода в волноводе могут быть установлены согласующие диафрагмы или штыри, размеры и положение которых подбираются экспериментально.

Переходы с волновода прямоугольного сечения а несимметричную ленточную линию более широкополосны и легче выполнимы по сравнению с предыдущими, поскольку структуру поля волны Ню проще преобразовать в ТЕМ-волну несимметричной линии. .На рис. 60,в показан плавный переход с волновода на симметричную полосковую линию. Сначала прямоугольное сечение волновода плавно переходит в П-образное и далее в несимметричную линию. Соответственно и структура поля волны Ню постепенно преобразуется в ТЕМ-волну.

Согласованные нагрузки и постоянные аттенюаторы можно изготовлять двумя весьма различными .способами.

Первый способ заключается в подклеивании листовых или объемных поглощающих материалов с одной стороны к диэлектрическим пластинам, а с другой -к центральному проводнику полосковой линии.

.Поглощающие материалы представляют собой ленты толщиной 0,1-0,2 мм из диэлектрика, на которые нанесен тонкий электропроводящий слой с поверхностным сопротивлением порядка 100 Ом/см. Куски такой ленты с плавно меняющейся шириной (рис. 61) вклеивают описанным выше способом в середину симметричной линии или между центральным проводником и диэлектрической пластиной несимметричной линии.

Подбором формы поглощающей ленты можно обеспечить КСВН менее 1,05 в 10-20%-ной полосе частот, а менее 1,2 - в двукратном и более широком диапазоне частот, например в диапазоне 800- 1600 МГц. Чем более плавно поглощающий материал входит



в пространство между центральным проводником и заземленными пластинами, тем лучшим получается согласование.

Значение ослабления, даваемого постоянным ослабителем, подбирается путем изменения размеров поглощающей ленты и глубины погруженич ее на центральный проводник.

Ослабитель, показанный на рис. 61, может дать ослабление до 5-7 дБ.

Если требуется иметь большее поглощение, то следует удалить центральный проводник на определенном участке, заменив его поглощающим материалом, лучше всего металлизированной диэлектрической пленкой. В этом случае значение ослабления практически можно сделать сколь угодно большим путем увеличения продольной длины поглощающего участка.

Другой способ изготовления полосковых фиксированных ослабителей и оконечных нагрузок заключается в замене центрального проводника на определенной длине тонкой лентой нз сплава высокого сопротивления, например нихрома. Волновое сопротивление линии при этом практически не меняется, а ослабление на единицу длины значительно возрастает. Если центральный проводник выполнен из нихромовой ленты толщиной 0,03 мм, то погонное ослабле-яие линии составляет примерно 20 дБ/м на частотах около 9 ГГц, а в случае посеребренных проводников оно равняется 2 дБ/м. Здесь следует подчеркнуть, что толщина нихрома сравнима с глубиной проникновения токов.

Согласованные нагрузки также могут быть сделаны из нихромовой ленты, причем линии из такой ленты могут быть как разомкнуты, так и короткозамкнуты на конце. Для сокращения размеров целесообразно свертывать их в цилиндр наподобие бумажных конденсаторов или делать в виде плоской спирали. Например, если длина линии равна 1 м, то ослабление волны при распространении в обе стороны составит 40 дБ, что соответствует КСВН, равному 1,02 в весьма широком диапазоне частот.

Чтобы заведомо устранить отражения от места стыка посеребренного и нихромового центральных проводников, их необходимо соединять плавно со скосом, длиной 2-3d.

Описанные выше способы изготовления нагрузок и аттенюаторов пригодны для полосковых линий с твердыми диэлектриками. Для линий с воздушным диэлектриком конструкции рассмотренных узлов принципиально не отличаются от соответствующих коаксиальных и волноводных.

Переменные ослабители для симметричных полосковых линий с твердым диэлектриком выполняются аналогично постоянным. По-, глощающая пластина 4 (см. рис. 61) делается подвижной и перемещается относительно центрального проводника полоскового волновода, как ротор переменного конденсатора перемешается относительно статора. По форАге этой подвижной пластины в одной из диэлектрических пластин или в обеих пластинах делается вырез соответствующей формы.

В несимметричных линиях, если требуется получить небольшой коэффициент ослабления (до 5-10 дБ), поглощающую пластину можно располагать над центральным проводником, так как вырез в диэлектрике сложной формы изготовить довольно трудно.

Если же коэффициент ослабления должен быть большим (30- 60 дБ), то выбор должен быть сделан в пользу полосковой линии с воздушным диэлектриком. В этом случае поглощающий материал



вводится уежду металлическими полосками линии, что обеспечивает значительную величину ослабления.

В качестве диэлектрика с большим поглощением на единицу длины может быть применен низкочастотный феррит, обладающий очень высокими потерями на сверхвысоких частотах. Лучшими являются -никель-цинковые и в особенности никель-цинк-марганцевые ферриты. Последние при одинаковой длине поглощающей пластины аттенюатора обеспечивают на 10-20 дБ большее ослабление и имеют хорошую температурную стабильность. В данном применении феррит не намагничивается.

Особенности конструкции аттенюатора с ферритовой поглощающей пластиной рассмотрим на примере ослабителя для высокочастотной головки приемника диапазона 1,7-2 ГГц, выполненного на несимметричной линии с воздушным диэлектриком, имеющей следующие размеры: d=8 мм; DI2=\,& мм; <=1,6 мм; при этом Zo= =50 Ом (обозначения см. на рис. 54, VII).

Опыт показывает, что для получения большой и устойчивой величины ослабления при разных положениях ферритовой пластины необходимо обеспечить хороший контакт между ферритом и центральным проводником линии. Если, например, воздушный зазор между ферритом и центральным проводником равен 0,1 мм, то ослабление уменьшается с 50 до 33 дБ. Поэтому ферритовую пластину серебрят тонким (примерно 0,025 мм) слоем серебра, что обеспечивает при введении ее в зазор хороший контакт с проводниками полосковой линии. При этом серебро должно быть счищено с торцов ферритовой пластины, а также с ее концов на 4-5 мм для обеспечения согласования аттенюатора с линией. Ширина ферритовой пластины должна быть на 12-20% больше ширины центрального проводника. Дальнейшее увеличение ширины не приводит к увеличению ослабления.

Максимальное ослабление описанного аттенюатора изменяется линейно от 14 до 45 дБ при увеличении длины пластины феррита от 8 до 30 мм. В диапазоне 1,7-2 ГГц оно увеличивается в сторону больших частот в пределах 10%.

Градуировка переменных аттенюаторов. Рассмотренный выше переменный аттенюатор с поглощающей подвижной пластиной имеет довольно резко выраженную зависимость ослабления от частоты. Следовательно, необходима его градуировка на нескольких частотах рабочего диапазона (обычно на крайних и на средней частотах). Градуировочные графики представляют собой зависимости ослабления аттенюатора от положения подвижной поглощающей пластины относительно металлических плоскостей полосковой линии. Однако не всегда в распоряжении экспериментатора имеется градуированный переменный аттенюатор, по которому можно проградуировать новый. Поэтому кратко опишем способ градуировки, при котором не требуется иметь градуированный аттенюатор.

Этот способ является некоторым видоизменением широко известного способа замещения, при котором введение одного ослабителя сопровождается выведением другого на такую же величину ослабления с тем, чтобы уровень СВЧ сигнала после обоих последовательно Включенных аттенюаторов оставалаСь постоянным.

Функциональная схема измерительной установки представлена на рис. 62. Как видно из этой схемы, для градуировки необходимо иметь два переменных неградуированных аттенюатора. Мощность СВЧ генератора, усиление усилителя низкой частоты й ушлителя



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 [ 30 ] 31 32 33 34 35 36 37