Линия задержки

сОюз с 08 етснихсоцидлистичеснихРЕСПУБЛИН 9) 4 Н 03 Н 7/3 осуддрственный номитет сссро делдм изоБреткний и отнрытий ЗОБРЕТЕН лу" .,8:е,3(56) Авторское свидетельство СССР У 3 15286, кл. Н 03 В 7/30, 1971Техническое описание осциллогра фа РМ 3265, фирмы Г 1.111 рз".(54)(57) ЛИНИЯ ЗАДЕРЖКИ, содержаща два сигнальных проводника в виде меандровых структур, расположенных на противоположных сторонах диэлектрической подложки, о т л и ч ю щ а я с я тем, что, с целью ин ОПИСАНИЕ увеличения времени задержки приодновременном уменьшении габаритныхразмеров, подложка с меандровымиструктурами выполнена в виде секций,соединенных электрически последовательно и расположенных параллельноодна другой, разделенных диэлектрическими прокладками с зеркальнымипо отношению одна к другой меандровыми структурами на обращенных плоскостях подложек соседних секций,в каждой из которых отношение толщинподложек и прокладок к ширине печатного проводника меандровой структуры не превышает 0,5.Изобретение относится к электромагнитным линиям задержки и может быть использовано в Различных радиотехнических устройствах для задержки радиосигналов, в частности, 5 для задержки аналоговых сигналов.Цель изобретения - увеличение времени задержки при одновременном уменьшении габаритных размеров.На фиг, 1 представлена линия задержки (ЛЗ), разрез (для удобства анализа, количество секций ограничено до пяти), на фиг, 2 - отдельная секция ЛЗ, на фиг, 3 электрическая схема 13, на фиг. 4 - 15 пример конкретного выполнения секции ЛЗ.Каждаясекция (фиг. 1 и 2) содержит симметричную полосковую линию в виде сигнальных проводников 1-5 20 меандровой структуры, расположенных с обеих сторон подложки б. Проводники 1-5 являются зеркально симметричиыми. Количество секций зависит от заданной величины времени за держки. Секции последовательно соединены одна с другой перемычками 7, волновое сопротивление которых равноволновому сопротивлению ЛЗ. Секции ЛЗ отделены прокладками 8 одна от 30другой. При этом подложки 6 и прокладки 8 выполнены из одного материала и имеют одинаковую толшИну, которая не превышает половины ширины печатного проводника. Секции ЛЗ нало 35жены одна на другую таким образом,что сигнальные проводники меандровойструктуры соседних секций из проводников (1 и 2, 2 и 3; 3 и 4, 4 и5), разделенные прокладками 8, являются зеркальным отображением другдруга.Особенность работы ЛЗ состоит вследующем.Благодаря тому, что сигнальные45 проводники секций, расположенные на обеих, сторонах подложки, являются зеркальным отображением друг друга, секции отделены одна от другой диэлектрическими прокладками, Толщина прокладок и подложек не превьппает половины ширины печатного проводника. Секции наложены одна на другую таким образом, что сигнальные проводни. ки меандровой структуры, разделен ные прокладками, также являются зеркальным отображением дру друга. Токи, протекающие в любых соседних-М,),где 1 - индуктивность,М - коэффициент взаимоиндуктивности,2,3,3 ,4 - индексы, составляющие нумерацию печатных проводников(фиг. 1),Коэффициенты 1/2 при коэффициентах взаимоиндуктивцости М, и М 7+3 уозначают, что взаимоиндуктивностьмежду проводниками соседних секцийвключается в индуктивность как одной,так и другой секции (фиг. 3).Как известно, взаимоиндуктивностьмежду двумя проводниками всегда меньше, либо равна ицдуктивности одногоиз проводников МЕ. Индуктивностьпредлагаемой ЛЗ максимальна при М лЬ.Сопоставление- выражений для иидуктивности 2 ЫЬ = а РЕП - /27 п,"о где (17 = 4110 Гн/м- магнитная проницаемость вакуума,- длина печатного проводника,и взаимоиндуктивности (70 Г 1 С 1 /2 п ф показывает, что М- Ь.при й = а/2Поскольку 1 з 1 толщина подложек и прокладок не превьппает а/2,то Мзз 32 3 зз где Е0-0,5 - коэффициент связимежду печатными проводниками по толщине подложки или прокладкирасположенных друг цад другом проводниках, текут в противоположных направлениях (стрелки ца фиг. 2) и индуктивность каждой секции включает в себя не только сумму ицдуктивностей ее печатных проводников, например,.l1.з + 1.з для секций проводника 3, цо ц взаимоицдуктивность соседних проводников.Так, например, для секции проводника 3 (Фиг. 1) общая индуктивность составляет+ 2 МггЗЬ, в предлагаемом устрой"стве погонная индуктивность возрастает на 337 р а следовательно увеличивается и время задержки, поскольку Сз = 1 ЬСр где Ь и С - индук-тивность и емкость ЛЗ.аЕсли Йв , то это приводит куменьшению М по сравнению с Ь и сле)довательно, к уменьшению общей индукативности Ьзз, Если д с - , то этоне приводит к увеличению Ь, поскольку всегда М с Ь, но вызывает увеличение погонной емкости и,следовательно,времени задержки.Как известно, время задержки элект 20ромагнитной ЛЗ описывается.выражениеи С, = 1 по С , где 1 - длина проводникае, Ьо и С - погонные индуктивность и емкость соответственно,Погонная емкэсть предлагаемой ЛЗ 25описывается теми же выражениямир чтои погонная емкость прототипа, в зависимости от соотношения а/Й. Так,например, при 4 с а/й с 304а Г 1 й 2 да 30С =ЕЕ - + -- (1+ 6 и )о оД . %а 1) где с - диэлектрическая проницаемость подложки,.3 - 10 /36Ф/м-диэлектричес кая проницаемость вакуума,а - ширина печатного проводникаЙ - толщина подложки.При заданном волновом сопротивленииЛЗ погонная индуктивность должна быть равна Ьд =Со, так как= ",г40Отсюда при расчете топологии ЛЗ определяется расстояние между звеньями меандра 8 (фиг. 2),. так как45Ь=.1 с х 8 х 1 О 2 Ьгде 8 х 10 1 п -- известное соотноашение для распределенной индуктив 50ности,Е - коэффициент равный 1 333 Гн/мполученный за счет многослойногорасположений секций,55 4Количество секций определяетсянеобходимой величиной времени задержки и длиной отрезка печатного проводника, который укладывается в одной осекции.В ЛЗ за счет выполнения ее в видесекций, наложенных одна на другую,индуктивные связи, возникающие междусоседними секциями, не являютсяпаразитными, так как они совпадаютпо направлению с электромагнитнымполем, возникающим в ЛЗ при прохождении по ней сигнала. За счет этого,погонная индуктивность возрастаетна 337, Это позволяет для сохранениязаданного волнового сопротивлениявыбрать в качестве материала подложкидиэлектрик с меньшей толщиной. Таккак С, = "1 ЬС можно увеличить времязадержки при одновременном уменьшении габаритных размеров,Максимальная полоса пропусканияпредлагаемой ЛЗ описывается следующим выражением Г = 0,038 аг/7 г д /О ру 1 г где б - удельная объемная проводимость печатного проводника;1 - относительная магнитная проницаемость металла печатногопроводника,3 - магнитная постоянная вакуума.Время задержки Сз и волновое сопротивление Р ЛЗ равны соответственно180 нс и 140 Омо Секции ЛЗ изготовле-,ны из двухстороннего фольгированногофторопласта. Толщина диэлектрика= 2,4. Сама секция и симметричныйпечатный проводник имеют следующиегеометрические размеры (фиг, 2):А =75 т В = 65 ш = 45, а = 0,5, Длятого, чтобы волновое сопротивлениеЛЗ было равно 140 Ом при ширинепечатного проводника 0,5 мм, расстояние между звеньями меандра Ьравно 3 мм. Длина симметричного печатного проводника, расположенногона одной секции, равна 1,2 м.Секции изготовлены фотохимическимспособом. По краям секций для совмещения выполнены четыре отверстия,диаметром 3 мм.Линия задержки собрана следующимобразом.Восемь секций соединены последовательно проводом типа МГТфе В отверстия печатной платы усилителяЩ,тракта вертикального отклоненияосциллографа 9 вставлены четыре нап -равляющих винта 10, на которые "нанизаны" пакет 11, состоящий из девяти прокладок и восьми секций. Пакет"нанизан" в следующей последователь -ности: прокладка-секция-поокладкасекцияпрокладка. Далее на пакет11 наложена пластина 12, изготовленная из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной1,5 мм, Слои пакета сжаты между собой при помощи гаек 13. Общая высота пакета составляет 5-6 мм. Медная 15фольга печатной платы, расположенная под ЛЗ, соединена с меднойфольгой пластины 12 проводом 14,обраэуя защитный экран ЛЗ, Выход ивход ЛЗ соединены со схемой усилителя при помощи провода 15. Полоса пропускания ЛЗ составляет 0-80 МГц. Для сравнения если требуемое волновое сопротивление и время задержки равно 140 Ом и 180 нс, то габаритные размеры прототипа состав" ляют 200 х 130 х 7 мм, что в 3"4 раза больше, чем габаритные размеры предлагаемой ЛЗ при прочих равных условиях.