Резистивная свч-нагрузка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК183056 19) 1/26 я)5 Н ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ВТОРСКОМ ТЕЛЬСТВ ый научно-истрологиихина, Н.А.Рополосные коаквых резистосвязи. Сер. а. - 1980, вып. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(57) Использовасопротивления л. ЬВ 28осударственй институт меов, В.Е.РассШтуденверх широкорузки на носредствльная техник Гундлах Ф. Радиотехниче-т. 1, - М.Л.,1960, с,71-72. НАЯ СВЧ-НАГРУЗ КА ие: в качестве образцового ли эквивалентного сопротиаления для аттестации коаксиальных измерителей КСВ и полного сопротивления. Сущность изобретения: резистивная СВЧ нагрузка содержит отрезок коаксиальной линии 1, эакороченный на одном конце, к внутреннему проводнику 2 которой подключен цилиндрический резистор 3. Внутренний диаметр внешнего проводника на длине цилиндрического резистора 3 имеет диа-. метр меньше, чем на остальной длине. Вокруг цилиндрического резистора 3 со стороны его подключения к внутреннему проводнику 2 во внешнем проводнике 1 выполнена кольцевая канавка 4, 2 з,п. ф-лы, 2 ил.(4) где йо 1 - погонноерезистором;М - погоннаярезистором;Со 1 - погонная сть линии с резистозисто остоя н.01"ап --Рэк . дэфф.рвэ, Гн мм пФ мм Предполагаемое изобретение относится к технике СВЧ измерений и может быть использовано в качестве оконечного элемента для создания режима бегущих волн в коаксиальных линиях передач, в качестве образцового сопротивления при аттестации измерителей КСВН и полного сопротивления, а также как эквивалент реальных нагрузок.Целью данного изобретения является расширение рабочего частотного диапазона в сторону высоких частот путем более полной компенсации реактивной составляющей полного входного сопротивления резистора.Для этого в резистивной СВЧ нагрузке, содержащей отрезок коаксиальной линии передачи, закороченный на одном конце и к внутреннему проводнику которого со стороны закороченного конца подключен цилиндрический резистор заданной длины, а внутренний диаметр внешнего проводника на длине цилиндрического резистора имеет диаметр меньше, чем на остальной длине, во внешнем проводнике отрезка коаксиальной линии передачи вокруг цилиндрического резистора, со стороны его подключения к внутреннему проводнику, выполнена кольцевая канавка, При этом над резистором образуется тонкостенный экран, диаметр которого выбирается из соотношения;=1,5-1,6 , (1)дэфф.рез.где Оэкр - диаметр тонкостенного экрана;дэфф,рвэ. - эффективный диаметр резистора, который зависит от его конструктивных особенностей.Электрическая длина кольцевой канавки, образующей короткозамкнутую компенсирующую линию, включенную последовательно с входным сопротивлением резистора, выбирается такой, чтобы выполнялась соотношение: т 9 Йвах 6 + тпах(2)Гд%Б д ддпд д где Йпах - электрическая длина компенсирующего участка на максимальной частоте Ьах рабочего диапазона нагрузки;5 пах- электрическая длина компенсирующего участка на частоте 0,5 Ьах, 1 ах- -Г Тцй 63й я - длина резистора, Это соответствует длине резисторе 0,211, в то время кэк обычная компенсация (прототип) позволяет использовать резистор до частоты, нэ которой длина резистора не более 0,10-0;121, т.е, в нашем случае имеем выигрыш по частоте в 1,75-2 раза,5 10 15 20 25 30 35 40 Эффект обусловлен тем, что в прототипе компенсируется и входная реактивность резистора, и дополнительная емкость на скачке диаметров в начале резистора, а в нашем случае эта емкость практически отсутствует.Волновое сопротивление компенсиру- ющей линии выбирается из условия:Ео комп. 5 60 и д -- (3)Оэкр,2 о комп,(4)19 ахгде О - диаметр внешнего проводника коаксиальной линии;Хвхлпах - реактивная составляющая полного входного сопротивления резистора на тпах.При заполнении компенсирующей короткозамкнутой линии диэлектриком выражения (3) и (4) приобретают вид:Ео комп.,; - 60 п(ро 1 +) о о 1))С =й+)Х, (5 сопротивление линии с индуктивность линии с йо 1- - ( - 1;йо Ом, я ммйо - сопротивлени ному току; Со 118- Ъдбэфф.рвэ.По сравнению с прототипом заявляемая резистивнэя СВЧ нагрузка обладает следующими новыми существенными признаками: от плоскости, где начинается резистор, во внешнем проводнике отрезке коэксиэльной линии передачи вокруг цилиндрического резистора выполиенэ кольцевая канавка, делающая начальную часть внешнего проводника над резистором тонкостенным и ко 1830563торая может быть заполнена диэлектриком.Благодаря наличию этих признаковуменьшается емкость рассеяния, обусловленная скачком волнового сопротивлениявблизи резистора, улучшается частотная зависимость активной составляющей полноговходного сопротивления.резистора, выравнивается частотный ход и расширяется всторону высоких диапазон рабочих частот.Новые признаки заявляемого решения,согласно данным заявителя, не присущидругим известным техническим решениямтой же задачи, т.е. аналогам.Результат, обусловленный новыми признаками заявляемого решения; улучшеносогласование комплексного входного сопротивления нагрузки с волновым сопротивлением линии, расширен частотныйдиапазон аттестации измерителей КСВН иполного сопротивления одной нагрузкой свысокой точностью, ускорен процесс аттестации,Авторам не известно применение совокупности новых признаков заявляемого решения для аттестации измерителей КСВН иполного сопротивления и согласования линий передач.На фиг. 1, 2 показаны конструкции прототипа и предполагаемого изобретения. Таи другая резистивная СВЧ нагрузка содержат: внешний проводник 1, внутренний проводник 2 и резистор 3, соединенный свнутренним проводником 2.Принципиальное отличие предлагаемой конструкции (фиг.2) состоит в том, чтовнешний проводник 1 имеет уменьшенныйдиаметр на всем участке над резистором 3и определенным образом выполненнуюкольцевую канавку от плоскости подключения резистора 3 на некоторую глубину. Этакольцевая канавка образует компенсирующую короткозамкнутую линию 4, включенную последовательно с входнымсопротивлением резистора,При работе в известной нагрузке(фиг.1)падающая волна большей частью поглощается резистором 3, но некоторая часть ееотражается от реактивных компонент линиис потерями, вследствие. чего входное сопротивление однородной линии с резистором3, включенным в центральный проводник 2,имеет индуктивный характер, Для компенсации этой индуктивности диаметр внешнего проводника 1 над частью резистора 3уменьшается, увеличивая таким образомпогонную емкость, чем и достигается эффект частичной компенсации реактивности.При этом полной компенсации достичь неудеется. Кроме того, е месте скечке диемет. ра возникает дополнительная емкость, которую невозможно скомпенсировать. Это и вызывает резкое ухудшение нагрузки в области высоких частот,5 Предлагаемая нагрузка работает следующим образом. СВЧ сигнал, поступающий на резистор, рассеивается частично резистором и частично отражается от него из-за наличия реактивных компонент)Х, При вы бранном соотношении (1) полное входноесопротивление резистора определяется величиной:й+) Х=йо+)-0.15(61+1 )1 и э"р, (6)Оэк .К 1 эфф. реэ.15 где 1 - частота, ГГц,Оно имеет емкостной характер и монотонновозрастает во всем диапазоне частот.Реактивность, описанная формулой (6),может быть скомпенсирована путем после 20 довательного включения реактивности противоположного знака и соответствующейвеличины. Такую реактивность создает короткозамкнутая линия, входное сопротивление которой Хвх равно:25 Хвх=2 окомп Щ 0 (7)где ЕопООэкр.О =1,2 Л Кград )Условие (7) обеспечивает компенсацию30 на одной частоте, а для компенсации в диапазоне частот необходимо, чтобы характеризменения компенсирующей реактивностисоответствовал характеру изменения реактивной части в формуле (6), Это условие мо 35 жет бить выполнено, но толькоприближенно. Наилучшие результаты получаются, если используется соотношение (2),Сочетание параметров конструкции позволяет обеспечить равномерную частот 40 ную характеристику входногосопротивления в диапазоне частот от постоянного тока до тувэх.В некоторых случаях выполнение условия (1) или условия (2) затруднено из-за не 45 возможности свободно выбрать величиныО, б и 1, заданные конструкцией. Тогда целесообразно заполнение компенсирующейкороткозамкнутой линии диэлектриком полностью или частично. В этом случае элект 50 рическая длина компенсирующей линиибудет составлять Й В, а волновое сопрод-ко п.тивление -- "ф" Следует учесть также, что выражение (6)55 является аппроксимацией для выбранногорекомендуемого соотношения диаметров ине учитывает, хотя и слабо выраженной, частотной зависимости активной составляющей Й, которая в области высоких частот(8)омпен дельная проводимостьинии с.потерями;гонная индуктивностьинии с потерями;огонная емкость компепотерями. где бо - У сирующей лоь - посирующей лСо- и щей линии с омпенирую 2 СВЧ-нагрузка по п.1, с я тем, что кольцевая оглощающим материаСЪИ оставитель И. Лукихред М.Моргентал рректор Л, Филь Редактор С. К кова 25 Д Тираж ПодписноеИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101имеет некоторую тенденцию к уменьшению, Для более полной компенсации этого эффекта, компенсирующая линия может быть заполнена диэлектриком с большими потерями, например, обьемным СВЧ погло тителем. В этом случае входное сопротивление компенсирующей короткозамкнутой линии будет определяться выражением: Величина активной составляющей компенсирующей короткозамкнутой линии с потерями В является частотно-зависимой, возрастающей с повышением частоты, Это 2 позволяет частично компенсировать активную составляющую полного входного сопротивления резистора на высоких частотах,Формула изобретения 1. Резистивная СВЧ-нагрузка, содержащая отрезок коаксиальной линии передачи, закороченный на одном конце и к внутреннему проводнику которого со стораны эакороченного конца . подключен цилиндрический резистор, а внутренний диаметр внешнего проводника на длине цилиндрического резистора имеет диаметр меньше, чем на остальной длине. отл и ч аю щ а я с я тем, что, с целью расширения рабочего частотного диапазона в сторону высоких частот, во внешнем проводнике отрезка коаксиальной линии передачи вокруг цилиндрического резистора со стороны его подключения к внутреннему проводнику, выполнена кольцевая канавка.2. Резистивная СВЧ нагрузка по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что кольцевая канавка заполнена диэлектрическим материалом.3. Реэистивнаяотличающаяканавка заполнена илом,