Главная  Интегральные схемы 

[0] [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]

Объемное Т-соединение КЛНЩЛ осуществляется с помощью четвертьволнового разомкнутого шлейфа НПЛ, который создает в области соединения режим короткого замыкания (рис. 2.7 б). Электрические и магнитные стенки, введенные вблизи токонесущих проводников, формируют Т-соединение в виде закрытого коаксйально-волноводиого тройника. Эквивалентная схема тройника аналогична схеме, представленной на рис. 2.3 в.

Таким образом, анализ объемных неоднородностей показывает, что для первого этапа проектирования (оценочный этап проектирования, где не требуются высокие точности) достаточно воспользоваться волноводными и коаксиальными моделями, пригодными для дальнейшего определения волновых матриц рассеяния этого класса базовых элементов ОИС СВЧ. Рассмотренные модели интересны по крайней мере с двух точек зрения. Во-первых, они позволяют создать достаточно прозрачные представления о физической-стороне дела; в результате получаются наглядные эквивалентные схемы, помогающие проектировщику и конструкто ру принять обоснованное решение конструктивного плана. Во-вторых, декомпозиционный подход, лежащий в основе этого эвристического анализа, подсказывает пути дальнейшего улучшения электродинамических параметров данного базового элемента.

§ 2.2. Гибридные схемы

Практически в каждой радиотехнической системе используются мостовые схемы для обработки информационного сигнала. В своей основе гибридное мостовое устройство является направленным ответвителем (НО), использующим принцип сопряженных плеч для получения на двух выходных плечах взаимно развязанных сигналов с равными амплитудами. Естественно, что первые миниатюрные НО были спроектированы и построены в виде планарных ИС. Среди них наиболее широко распространены кольцевые мосты длиной 3 к/2, НО с лицевой и боковой связями и другие с типичными для них недостатками - узкой полосой частот и большими габаритами.

ОИС СВЧ в целом решают основные задачи построения гибридных функциональных узлов СВЧ и в значительной степени снимают перечисленные недостатки планарных ИС. Объемные мостовые устройства проще всего классифицировать по принципу работы. Они разделяются на два основных



хйпа: синфазно-противофазные и квадратурные НО. Рассмотрим их более подробно.

Гибридные кольцевые мосты. Они выполняются на отрезке ЛП, свернутой в кольцо с периметром, равным пХ/2, fi=l, 2, 3, . . . Схемы подключения входных (1, 2) и выходных {3, 4) плеч моста приведены на рис. 2.8. Главной функцией гибридного кольца является деление (сложение) мощности в выходных каналах. Характерная особенность данного устройства заключается в его направленных свойст-нах. Если сигнал подается в плечо /, то возбуждаются выходные плечи Зя4 с равными амплитудами сигнала, а в плечо 2


Рис. 2.8

мощность сигнала не попадает, поскольку к этому плечу сигналы подходят с противоположными значениями фаз. То же действие будет наблюдаться при возбуждении входного плеча 2. Выходные плечи также развязаны, поскольку сигналы после прохождения участков кольца имеют сдвиг фазы 180°. Таким образом, гибридное кольцо обладает свойствами деления мощности и направленностью.

Классическое гибридное кольцо с п=3 (рис. 2.8 а) довольно громоздко. Его размеры можно значительно уменьшить с помощью замены отрезка длиной к фазовращателем, сдвигающим фазу Дф сигнала на ту же величину, что и отрезок линии длиной К, т. е. Аф=д (рис. 2.8 б). В этомслу-чае полоса рабочих частот гибридного кольца будет определяться рабочей полосой фазовращателя. Поэтому до 80-х годов основное внимание разработчиков было наирав-



лено на создание сверхширокополосных фазовращателей. Но, как это часто бывает, оказалось, что наиболее простым решением является исключение фазовращателя и поручение его роли специально сконструированному Т-соединению одного из входных плеч с ЛП кольца. Это показано на эквивалентной схеме рис. 2.8 в. Для практической реализации кольца этого типа необходимо использовать в области включения входных плеч объемные синфазные и противофазные Т-соединения, рассмотренные в § 2.1.

Симметрия гибридного кольца относительно входных плеч создает предпосылки для деления мощности и высокой


Рис. 2.9

направленности практически в октавной и более полосе частот. Ограничение при этом создают паразитные типы волн (поверхностные или объемные), возникающие на неоднородностях включения плеч.

На рис. 2.8 г, д показаны две схемы гибридных колец с периметром, равным Х/2 (/г=1), и «магического» Т-соединения. Они будут рассмотрены ниже.

Реализация объемной топологии гибридного кольца длиной X (п=2) на ОИС приведена на рис. 2.9 а. Кольцо с плечами /-4 выполнено из двух секций 5 и 6, расположенных на внешних сторонах слоев диэлектриков 7 и 8, разделенных общим слоем металла 9. В этой конструкции использованы два объемных Т-соединения СЩЛ;НПЛ, которые в области включения входных плеч имеют четвертьволновые шлейфы на НПЛ {10 10") и на СЩЛ ( ). При противофазном возбуждении (плечо 2) шлейфы 10", 10" на НПЛ направлены навстречу друг другу, а при синфазном возбуждении (плечо /) шлейфы 10 и 10 совпадают по направлению. Вы-



[0] [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]

0.001