RU2033668C1

RU2033668C1 - Microstrip directional coupler

Info

Publication number: RU2033668C1
Authority: RU
Inventors: Виктор Александрович Следков
Original assignee: Виктор Александрович Следков
Priority date: 1991-08-02
Filing date: 1991-08-02
Publication date: 1995-04-20

Abstract

FIELD: radio engineering. SUBSTANCE: microstrip directional coupler has dielectric backing with screen placed on one of its surfaces and center and extreme intercoupled conductors manufactured in the form of square - on the other. Length of extreme strip conductors on sections parallel to planes limiting period is bigger than length of center strip conductor by value not less than half-gap between them. This levels electric lengths of center and extreme strip conductors. Center and corresponding outer extreme strip conductors are provided with protrusions located in gap between them on sections perpendicular to planes limiting period. EFFECT: increased operational stability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для направленного ответвления энергии из антенно-фидерных трактов метрового и дециметрового диапазонов длин волн. The invention relates to radio engineering and is intended for directional branching of energy from antenna-feeder paths of the meter and decimeter wavelength ranges.

Известен микрополосковый направленный ответвитель, содержащий подложку, на одной поверхности которой расположен экран, а на другой пара полосковых проводников, которые имеют расположенные в зазоре между полосковыми проводниками выступы и вырезы на их краях [1] Эти выступы и вырезы обеспечивают высокую направленность. Однако, такой ответвитель должен иметь большую длину, чтобы работать в метровом диапазоне длины волн. Known microstrip directional coupler containing a substrate, on one surface of which there is a screen, and on the other a pair of strip conductors that have protrusions and cutouts at their edges located in the gap between the strip conductors [1] These protrusions and cutouts provide high directivity. However, such a coupler must be long in order to operate in the meter wavelength range.

Известен микрополосковый направленный ответвитель, содержащий подложку, одна поверхность которой металлизирована, а на другой расположена пара полосковых проводников, образующая пару связанных линий с несколькими секциями связи, на концах которых выполнены выступы на краях полосковых проводников, которые образуют встречноштыревые структуры, увеличивающие в этих местах емкость между полосковыми проводниками обеспечивающие высокую направленность [2] Этот ответвитель имеет большую длину и поэтому не пригоден для работы в метровом диапазоне длин волн. Known microstrip directional coupler containing a substrate, one surface of which is metallized, and on the other there is a pair of strip conductors, forming a pair of connected lines with several communication sections, at the ends of which there are protrusions at the edges of the strip conductors, which form interdigital structures that increase the capacity in these places between the strip conductors providing high directivity [2] This coupler is long and therefore not suitable for operation in meter diameters azone wavelengths.

Известен микрополосковый направленный ответвитель, содержащий подложку, одна поверхность которой металлизирована, а на другой расположена пара полосковых проводников, выполненных в форме меандра [3] При определенном соотношении между периодом меандра и длиной зазора вдоль периода обеспечивается равенство фазовых скоростей четной и нечетной волн в связанных линиях и, следовательно, высокая направленность ответвителя. Этот микрополосковый направленный ответвитель пригоден для работы в дециметровом диапазоне длин волн, так как использование меандровой формы полосковых проводников позволяет разместить их на подложке небольших размеров. Однако такой микрополосковый направленный ответвитель имеет только одну связанную линию и поэтому для получения второго выхода с направленным ответвлением энергии такие микрополосковые направленные ответвители необходимо соединить последовательно, что увеличивает диссипативные потери в первичной линии. Known microstrip directional coupler containing a substrate, one surface of which is metallized, and on the other a pair of strip conductors made in the shape of a meander [3] With a certain ratio between the meander period and the length of the gap along the period, the phase velocities of the even and odd waves in the connected lines are equal and therefore the high directivity of the coupler. This microstrip directional coupler is suitable for operation in the decimeter wavelength range, since the use of the meander shape of the strip conductors allows them to be placed on a small substrate. However, such a microstrip directional coupler has only one connected line and therefore, to obtain a second output with a directional energy branch, such microstrip directional couplers must be connected in series, which increases the dissipative losses in the primary line.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к предложенному является микрополосковый направленный ответвитель, который содержит диэлектрическую подложку, одна поверхность которой металлизирована, а на другой расположены три полосковых проводника, средний из которых образует основную линию передачи, а крайние связанные [4]
Устройство обеспечивает прохождение сигнала с входа основной линии на выход и ответвление части сигнала, проходящего по основной линии передачи, на два выхода. Наличие двух развязанных между собой выходов, на которые поступает распространяющийся по основной линии сигнал, является преимуществом этого устройства.Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the proposed one is a microstrip directional coupler, which contains a dielectric substrate, one surface of which is metallized, and three strip conductors are located on the other, the middle of which forms the main transmission line, and the extreme connected [4]
The device ensures the passage of the signal from the input of the main line to the output and the branch of the signal passing through the main transmission line to two outputs. The presence of two outputs isolated to each other, to which a signal propagating along the main line is received, is an advantage of this device.

Недостатками устройства являются плохая направленность за счет разницы фазовых скоростей собственных волн в связанных линиях и большая длина при работе в дециметровом диапазоне длин волн. The disadvantages of the device are poor directivity due to the difference in the phase velocities of the natural waves in the connected lines and the long length when working in the decimeter wavelength range.

Изобретение позволяет улучшить направленность при уменьшении габаритов. The invention improves directionality while reducing dimensions.

На чертеже изображен микрополосковый направленный ответвитель. The drawing shows a microstrip directional coupler.

Он содержит диэлектрическую подложку 1, на нижней поверхности которой расположен экран 2, а на верхней средний полосковый проводник 3, и крайние полосковые проводники 4, выполненные в форме меандровой структуры. Отрезки 5 полосковых проводников 4 длиннее отрезков 6 полосковых проводников 3. Полосковые проводники 3 и 4 имеют на краях выступы 7, расположенные в зазоре между ними в тех местах, где зазор расширен за счет того, что отрезки 5 длиннее отрезков 6. Отрезки 5 и 6 параллельны плоскостям, ограничивающим периоды меандровой структуры. It contains a dielectric substrate 1, on the lower surface of which is a screen 2, and on the upper middle strip conductor 3, and the extreme strip conductors 4, made in the form of a meander structure. The segments 5 of the strip conductors 4 are longer than the segments 6 of the strip conductors 3. The strip conductors 3 and 4 have projections 7 on the edges located in the gap between them in those places where the gap is widened due to the fact that the segments 5 are longer than the segments 6. Sections 5 and 6 parallel to planes bounding periods of the meander structure.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Сигнал подается на один конец полоскового проводника 3, который является входом микрополоскового направленного ответвителя, и по полосковому проводнику 3 проходит на его другой конец, который является основным выходом микрополоскового направленного ответвителя. При этом благодаря электромагнитной связи между полосковыми проводниками 3 и 4 сигнал ответвляется в оба полосковых проводника 4 и попадает на их концы, расположенные на краю диэлектрической подложки 1 рядом с входом микрополоскового направленного ответвителя. Между краями полосковых проводников 4 на участках 5 существует электромагнитная связь, которая уменьшает их электрическую длину, но благодаря тому, что отрезки 5 длиннее отрезков 6 полоскового проводника 3, их электрические длины получаются одинаковыми. Выступы 7 на краях полосковых проводников 3 и 4, расположенные в зазоре между ними, замедляют противофазную волну больше, чем синфазную, и тем самым компенсируют разницу их фазовых скоростей, обусловленную влиянием диэлектрической подложки 1. Выступы 7 расположены в тех местах, где зазор между полосковыми проводниками 3 и 4 увеличен за счет разницы длин отрезков 5 и 6. Расположение выступов 7 именно в этих местах удобно потому, что они компенсируют уменьшение коэффициентов связи, вызванное увеличением зазора. Таким образом, удлинение отрезков 5 по сравнению с отрезками 6 на величину не менее половины зазора между полосковыми проводниками 3 и 4 и наличие на краях полосковых проводников 3 и 4 выступов 7, расположенных в зазорах между ними, обеспечивает два условия существования строго противонаправленной связи: электрическую симметрию связанных линий передачи и равенство фазовых скоростей собственных волн, что позволяет обеспечить высокую направленность микрополоскового направленного ответвителя. The signal is applied to one end of the strip conductor 3, which is the input of the microstrip directional coupler, and passes through the strip conductor 3 to its other end, which is the main output of the microstrip directional coupler. In this case, due to the electromagnetic coupling between the strip conductors 3 and 4, the signal branches off into both strip conductors 4 and reaches their ends located on the edge of the dielectric substrate 1 near the input of the microstrip directional coupler. Between the edges of the strip conductors 4 in sections 5 there is an electromagnetic coupling, which reduces their electrical length, but due to the fact that the segments 5 are longer than the segments 6 of the strip conductor 3, their electrical lengths are the same. The protrusions 7 at the edges of the strip conductors 3 and 4, located in the gap between them, slow down the out-of-phase wave more than the in-phase wave, and thereby compensate for the difference in their phase velocities due to the influence of the dielectric substrate 1. The protrusions 7 are located in those places where the gap between the strip conductors 3 and 4 are increased due to the difference in lengths of segments 5 and 6. The location of the protrusions 7 in these places is convenient because they compensate for the decrease in coupling coefficients caused by the increase in the gap. Thus, the elongation of segments 5 compared with segments 6 by at least half the gap between the strip conductors 3 and 4 and the presence on the edges of the strip conductors 3 and 4 of the protrusions 7 located in the gaps between them, provides two conditions for the existence of a strictly anti-directional connection: electrical the symmetry of the coupled transmission lines and the equality of the phase velocities of the natural waves, which allows for a high directivity of the microstrip directional coupler.

Разработан комплект микрополосковых направленных ответвителей на диапазон частот 40.240 Мгц с переходными ослаблениями 12, 16 и 20 дБ, направленность которых была не хуже 20 дБ при переходном ослаблении 12 дБ и не хуже 15 дБ при переходном ослаблении 20 дБ. Габариты всех микрополосковых направленных ответвителей, выполненных на подложке с ε 4,1 не превышают 60х100 мм. A set of microstrip directional couplers for the frequency range 40.240 MHz with transient attenuations of 12, 16 and 20 dB was developed, the directivity of which was no worse than 20 dB with a transient attenuation of 12 dB and no worse than 15 dB with a transient attenuation of 20 dB. The dimensions of all microstrip directional couplers made on a substrate with ε 4.1 do not exceed 60x100 mm.

Claims

МИКРОПОЛОСКОВЫЙ НАПРАВЛЕННЫЙ ОТВЕТВИТЕЛЬ, содержащий диэлектрическую подложку, на одной поверхности которой расположен экран, а на другой три полосковых проводника, связанных между собой, отличающийся тем, что полосковые проводники выполнены в форме меандроновой структуры, имеющей на каждом периоде участки, параллельные плоскостям, ограничивающим период, и длина крайних полосковых проводников на этих участках больше длины среднего проводника на величину не менее половины зазора между ними, а средний и соответствующий внешний крайний полосковые проводники на участках, перпендикулярных плоскостям, ограничивающим период, снабжены выступами, расположенными в зазоре между ними. A MICRO-STRIP DIRECTED TAPE, containing a dielectric substrate, on one surface of which there is a screen, and on the other three strip conductors interconnected, characterized in that the strip conductors are made in the form of a meander structure having sections parallel to the period-limiting planes on each period, and the length of the extreme strip conductors in these sections is greater than the length of the middle conductor by at least half the gap between them, and the average and corresponding outer extreme strip conductors in areas perpendicular to the planes that limit the period are provided with protrusions located in the gap between them.