Полосковые переходы
Соединение полосковых узлов в различных схемах и проведение измерений их параметров на стандартной аппаратуре осуществляется с помощью полосковых переходов на волноводную, коаксиальную или полосковую линии.
К полосковым переходам предъявляются следующие требования: универсальность, быстрое соединение, малые габариты, низкий КСВН, малые потери, устойчивость к механическим воздействиям, простота изготовления. Ниже будут рассмотрены различные конструкции переходов и их электрические параметры.
Коаксиально-полосковые переходы
В коаксиально-полосковых переходах отсутствует преобразование типа волны. Одинаковая структура поля в полосковой и коаксиальной линиях передачи (волны
типа ТЕМ) позволяет спроектировать довольно простой и легко настраиваемый широкополосный переход.
Рис. 2.21. Соосный (а) и перпендикулярный (б) коаксиально-полосковые переходы.
Возможны два типа коаксиально-полосковых переходов: соосный (торцевой) (рис. 2.21,а) и перпендикулярный (рис. 2.21,б). Соосный переход меньше искажает структуру поля по сравнению с перпендикулярным. Для устранения волн высших порядков, возникающих вследствие асимметрии возбуждаемого поля в полосковой линии, применяются короткозамыкающие штыри, установленные вблизи перпендикулярного перехода. Кроме того, в перпендикулярном переходе необходимо иметь отверстие в заземленной и диэлектрических пластинах, что не удовлетворяет требованиям универсальности, осложняет изготовление и сборку.
Волноводно-полосковые переходы
При переходе с волновода на полосковую линию осуществляется преобразование одного вида колебаний другой: как правило, преобразование волны H10 волновода в волну ТЕМ полосковой линии.
Рис. 2.22. Перпендикулярный волноводно-полосковый переход.
Волноводно-полосковые переходы могут быть соосными и перпендикулярными. На рис. 2.22 показана конструкция перпендикулярного перехода. В волновод через отверстие в его широкой стенке погружены диэлектрические платы с центральной полоской. Согласование перехода осуществляется изменением глубины погружения центральной полоски в волновод (расстояние l1) и перемещением короткозамыкающего поршня (расстояние l2). Непосредственно у самого перехода сделаны выступы, с помощью которых на обеих внешних пластинах поддерживается одинаковый потенциал, что позволяет подавить высшие типы волн в полосковой линии.
В тех случаях, когда требуется осуществить стыковку волноводного тракта с двумя полосковыми линиями, может быть использован описанный ниже малогабаритный волноводно-полосковый делитель мощности [2.16] (рис. 2.23).
Рис. 2.23. Волноводно-полосковый делитель мощности.
Делитель состоит из отрезка симметричной полосовой линии 1—2, у которой в верхней и нижней экранирующих платах сделаны соосные волноводные окна 3 и 4 одинакового сечения, причем проекции их широких стенок на плоскость симметрии полосковой линии перпендикулярны и симметричны относительно оси центральной полоски. К нижнему окну подключен согласующий короткозамкнутый отрезок волновода 5. Для согласования делителя мощности ширина центральной полоски уменьшается, причем сужение полоски делается плавным к центру делителя.
Энергия СВЧ через верхнее волноводное окно 3 подается на симметричную полосковую линию и разветвляется на два выхода полосковой линии 1 и 2. При этом основной тип колебаний волновода Н10 преобразуется в волну ТЕМ полосковой линии. Подавление высших типов волн в полосковой линии осуществляется короткозамкнутыми штырями, соединяющими обе экранирующие пластины полосковой линии и расположенными друг от друга на расстоянии меньшем, чем ∆/4.
Рис. 2.24. Coocный переход с волновода на несимметричную печатную полосковую линию.
Согласование входа 3 делителя производится подбором положения короткозамыкателя.
Конструкция соосного перехода с волновода на несимметричную полосковую линию показана на рис. 2.24. В таком переходе волновод прямоугольного сечения плавно переходит в
П-образный волновод, который, в свою очередь, соединяется с несимметричной полосковой линией.
Полосковые соединители
При сборке схемы, состоящей из отдельных полосковых элементов, применяются полосковые соединители, позволяющие сократить время настройки и измерения характеристик узлов на этапе предварительной отработки.
Переход с полоски на полоску в симметричной линии показан на рис. 2.25. Соединение осуществляется за счет прижима печатных плат. Место соединения стягивается (по обе стороны полоски) крепежными винтами, которые также обеспечивают подавление высших типов волн, возникающих в переходе. Следует отметить, что сдвиг полосок на величину 0,5 мм (при W = 3 мм) не вызывает заметного увеличения потерь в полосковой линии.
Рис. 2.25 Полосковый соединитель симметричных печатных полосковых линии.