Рефлектометр

СОЮЗ СОВЕТСЕПсоциАлистичеснихРЕСПУБЛИК АВ 27/О САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЛЬСТВУ 7 и резк дачи ькй ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТОО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР(46) 23.03.90, Бюл. У(72) Р.К. Стародубровск (53 ) 621 .31 7 .34 .3 ( 088 (56) Измерительное мост во типа 9750, фирма У 11 Каталог фирмы ИЗЛгоп,Авторское свидетельс В 1239634, кл. 0 01 В 2 ( 54) РЕФЛЕКТОМЕТР.8)свое устройст1 гоп ( СЦА )1 978, с. 21.тво СССР7/04, 19838055212 обретение относится к радиоельной технике. Цель изобретеулучшение согласования и расшиолосы рабочих частот. На рефтр поступает СВЧ-мощность,от входа 1 направляется по лосковому отрезку входной ии 6 передачи через резисторы выходные микрополосковые отыходных СВЧ-линий 7 и 8 пере- выходам 11 и 111 и отражается изме риния -рениелек томкотораиик ропСБЧ-лин15521 22 от выхода 111 с заданным коэффициентом отражения, Кощность на выходе111 поглощается подключенной к немумикрополосковой нагрузкой, В результате отражения волны от выхода 111между точками подключения детекторного диода 11 к линиям 7 и 8 появляется напряжение разбаланса, котороепропорционально величине козф. отражения, Продетектированное напряжениечерез высокоомные резисторы 16 и 17и фильтрующие БС-цепочки, состоящиеиз конденсаторов 18, 20, 21 и 23 и Изобретение относится к радиоизмерительной технике СВЧ и может быть 20использовано для широкополосного измерения коэффициента отражения и коэффициента стоячей волны напряженияисследуемых устройств в метровом исантиметровом диапазоне волн, 25Цель изобретения - улучшение согласования и расширение полосы рабочих частот.На Фиг,1 приведена конструкциярефлектометра; на Фиг,2 - металлизированная сторона диэлектрическойподложки; на Фиг,3 - разрез А-А нафиг. 2,Рефлектометр содержит корпус 1,диэлектрическую подложку 2, резисторы 3-5, входную СВЧ-линию 6 передачии выходные СВЧ-линии 7 и 8 передачи,которые выполнены микрополосковыми, .конденсаторы 9 и 10, детекторный.диод 11, расширенные участки 12 и 13 40выходных линий 7 и 8 передачи, перемычки 14 и 15, первый и второй высокоомные резисторы 16 и 17, конденсаторы 18,20,21 и 23 ВС-цепочек, резисторы 19 и 22 фильтрующих ВС-цепочек, выборку 24 в обратной поверхности диэлектрической подложки 1,металлизированную часть,25 обратнойповерхности диэлектрической подложки1, первое скачкообразное изменениеуровня 26 корпуса, второе скачкообразное изменение уровня корпуса 27.Особенности данной конструкциизаключаются в следующем.Так как весь рефлектометр выполнен на микрополосковой плате, то необходимо при устранении паразитныхс в я з ей ре з ис то ров и диода нак орп уск ото рые и ри идеальном рассмотренииФ резисторов 19 и 22, поступает наНЧ-выход. Конденсаторы 9 и 10 отделяют НЧ-часть схемы от СВЧ, Резисторы 16 и 17 обеспечивают минимальноевлияние НЧ-схемы на СБЧ, поддерживают симметрично СВЧ-схемы на концахдиагонального ре зис то ра 5 и п редотвращают замыкание СВЧ-эне рг ии на ко рпус. Элементы Фильтрации замыкают .сигнал СВЧ на концах резисторов 16и 17, предотв ращая ег о просачиваниена НЧ-в ыход. 1 з, и, Ф-лы, 3 ил. представляются как сосредоточенныеэлементы, а в действительности на высоких,частотах являются распределен"ными отрезками линий) учитывать ивыполнять требование минимального.влияния на подводящие микрополосковые линии всех проводимых мер по устранению вышеупомянутых паразитныхсвязей. Следует учитывать также, чтов микрополосковом исполнении дляобеспечения работоспособности в сантиметровом диапазоне волн все основные элементы схемы должны иметь малыеразмеры, включая и ширину микрополосковых линий при толщинах нодлощи0,5 и 1 мм, например, для поликора)и это создает трудности: включениянеобходимых монтажных элементов (таких как диод 11 и разделительныеконденсаторы 9 и 10). При выбореконструктивных особенностей рефлекто"метра также принималось во вниманиенеобходимость достаточно большогоудаления поверхности пленочных высокоомных резисторов 16 и 17 от поверхности основания. Входное сопротивление высокоомных резисторов 16 и 17( например, для К = 1500.0 м по постоянному току) резко снижается с частотой и может стать порядка 1 Е".100-150 Ом уже на частотах 5-6 ГГц,если волновое сопротивление линии Еобразуемое резистором на подложкеи экраном, менее 100 Ои (т.е. принебольшой воздушной прослойке междуподложкой 2 и основанием 1) . Это приводит к существенному шунтированиюсхемы и отражениям,Рефлектометр (измерительный мост)содержит металлический корпус 1 сдиэлектрической подложкой 2,1552 25 На обратной поверхности диэлектрической подложки под конденсаторами 9 и 10, диодом 11, диагональнымрезистором 5,вы-ц сокоомными резисторами 16 и 17 и ВС-цепочками 18-19-20 и 21-22-23 выполнена выборка 24 глубиной в 0,4-0,6 толщины подложки 2. Выборка от края диэлектрической подложки 2 у низкочас тотного выхода до линии, отстоящей на расстоянии (3-4)Н толщины подлож-ки 2 от осевой линии выходных линий 7 и 8, выполнена по всей ширине подложки, а до уровня 1,25 толщины под О ложки 2 выборка имеет ширину, равную (5-7)Н толщинам подложки. С расстояния (1 -1,5)Н толщины подложки от осевой линии выходных линий 7 и 8 и до уровня четверти ширины подложки 0,25 Н от осевой линии выходных линий в стороны входной линии 6 выборка имеет ширину 2,3-3 толщины подложки. Остальная часть 25 обратной 5На диэлектрической подложке 2толщиной Н расположены три резистора3-5, соединенные между собой треугольником. К точкам соединения резисторов 3-5 подключены входная и .две выходные линии 7 и 8 передачи.Два конденсатора 9 и 1 0 подключенык выходньм линиям 7 и 8 и к диоду 11,включенному параллельно диагональному резистору 5. Диод 11 расположентак, что он не касается поверхности подложки, Участки выходных линий12 и 13 на расстоянии порядка двойИОЙ толщины Н подложки 1 От точки 15соединения с ними резистора 5 выполнены шириной, равной 1,2-1,3 ширинырегулярных отрезков входной и выходной СВЧ-линии и смещены относительно осевой линии, проходящей черезвнешние концы выходных линий 7 и 8.на величину, равную половине толщины подложки 1 . Конденсаторы 9 и 1 0установлены на расширенных участках12 и 13 выходных микрополосковыхлиний 7 и 8, а диод 11 установленповерх конденсаторов 9 и 10. К выходам диода 11 через перемычки 14 и 15подключены два высокоомных резистора6 и 17, расположенные под углом 15 йо25 друг к другу. Первый иэ высокоомных резисторов 16 соединен черезфильтрующую ВС-цепочку 18-19-20 скорпусом 1, а второй резистор 17 сое-.динен через фильтрующую ВС-цепочку21-22-23 с низкочастотньм выходом реф 35Глектометра,122 6поверхности диэлектрической подложки 2 имеет металлизацию и контактирует с основанием корпуса 1, В основании корпуса 1 от осевой линии выходных линий 7 и 8 на длину (1-2)Н толщины подложки в сторону низкочастотного выхода выполнено первое скачкообразное изменение 26 уровня 6 глубиной в (0,3-0,6)Н толщины подложки0,5 Н и далее глубиной (1,5-3)Н толщины подложки 2 до линии, проходящейчерез точки соединения высокоомныхрезисторов с ВС-цепочками.Дополнительное улучшение согласования достигается за счет выборавеличины сопротивления .диагональногорезистора, равной 1,2-1,6 величиневолнового сопротивления входной ивыходных СВЧ-линий.Рефлектометр работает следующимобразом.Микрополосковый рефлектометр стыкуется с микрополоскрвой платой илинепосредственно с коаксиально-полосковьм переходом со стороны входа Вх 1для подачи СВЧ-мощности. Испытуемаягибридно-интегральная схема (ГИС)стыкуется со стороны выхода 11 или111, причем естеотвеино, толщинаподложки 2 ГИС должна быть такой же,так и толщина подложки рефлектометра,Это же касается и ширины микрополосковой линии в области стыковки,Со стороны выхода 111 обеспечиваетсястыковка с микрополосковой согласованной нагрузкой. СВЧ-мощность отвхода 1 направляется по микрополосковому отрезку входной линии 6 через резисторы Э и 4 и выходные отрезки линий 7 и 8 к выходам 11 и 111и отражается от выхода 111 с коэффициентом отражения р, характеризующим отражение от исследуемой ГИС,Мощность на выходе 111 поглощаетсяподключенной к выходу 111 микрополосковой нагрузкой, В результате отражения волны от выхода 111 между точками подключения диода 11 к выходньм линиям 7 и 8 появится напряжение разбаланса, которое пропорционально величинеу,2 х - Е 6(причем К 1.1Ех+ о1+1 РхЪ )1 - 1 хгде Е - импеданс согласованной микрополосковой нагрузки;У, - входной импеданс исследуе -мой ГИС.Продетектированное напряжение через высокоомные резисторы 16 и 17 сопротивлением порядка 1200-1500 Ом и фильтрующие ВС-цепочки поступают на низкочастотный выход рефлектометра. Конденсаторы 9 и 1 О отделяют изкоча сто тную час ть схемы о т СВЧ предотвращаяпроникновение низочастотного тока в линии 6-8), Высокоомные резисторы 16 и 17 обеспечиают минимальное влияние низкочастотной схемы на СВЧ, поддерживают симетрично СВЧ-схемы на концах диаго:нального резистора 5, предотвращают замыкание СВЧ-энергии на корпус 1, Элементы фильтраций - конденсаторы и резисторы 18-23 замыкают сигнал-ГВЧ на концах высокоомных резисторов 16 и 17, предотвращая его просачивание на выход НЧ. 10 Возможно для улучшения тености выборки в диэлектричесложке выполнять радиусными. ноло гичой подизобретени о.у л 30 1, Рефлектометр, содержащий корпус, в котором выполнены три взаим, но перпендикулярных канала, в двух из которых соосно размещены соответ, ственно первая и вторая выходные СВЧ-линии передачи, а в третьем - 35 входная СВЧ-линия передачи и паз,в котором установлена диэлектрическая подложка, металлизированная с одной стороны, на другой стороне которой размещены три резистора, соединен 40ные треугольником, точки соединения которых подключены соответственно к входной и выходным СВЧ-линиям передачи, детекторный диод, подсоединенный через соответствующие конденса-;45торы к первой и второй выходным СВЧлиниям передачи, первый высокоомныйрезистор, соединенйый через первуюВС-цепочку с корпусом, последовательно соединенные второй высокоомный 50резистор и вторую ВС-цепочку, выходкоторой является низкочастотным выходом измерительного моста, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью улуч, шения согласования и расширения поло сы рабочих частот, входная и выходные линии передачи выполнены микрополосковыми, конденсаторы размещены на входных участках выходных СВЧлиний передачи надлине равной 2 Н,где Н - толщина подложки микрололосковой линии передачи, участки выходных СВЧ-линий передачи выполнены шириной, равной 1,2-1,3 ширины регу-,лярных СВЧ-линий на расстоянии порядка 2 Н от точки соединения с ними ре-зистора и смещены относительно осевой линии, проходящей через внешниеконцы выходных СВЧ-линий в сторонувходной СВЧ-линии, на величину, равную 1/ 2 Н, на обратной поверхностидиэлектрической подложки под конденсаторами, диодом, диагональнымрезистором, высокоомными резисторами и ВС-цепочками выполнена выборкаглубиной (0,4-0,6)Н, выборка от краядиэлектрической подложки у низкочастотного выхода до линии, отстоящейна расстоянии (3-ч)Н от осевои линиивыходных СВЧ-линий передачи, выполнена по всей ширине диэлектрическойподложки до уровня (1-1,5)Н, выборкавыполнена шириной, равной (5-7)Нтолщинам подложки, а с расстояния(1 -1, 5)Н от осевой линии выходныхСВЧ-линий передачи и до уровня О, 25 Нот осевой линии выходных СВЧ-линийпередачи в сторону входной СВЧ-линиипередачи выборка равна (2,3-3)Н,металлизация выполнена на остальнойчасти обратной поверхности диэлектрической подложки, свободной от выборок, и контактирует с основаниемкорпуса, в основании корпуса от осевой линии выходных СВЧ-линий передачи на длине (1 -2)Н в направлениинизкочастотного выхода выполненоскачкообразное изменение уровня глубиной (0,3-0,6)Н и далее глубиной(1,5-3)Н по линии, проходящей черезточки соединения высокоомных резисторов с ВС-цепочками, емкости установ-,лены на расширенных участках выходных СВЧ-линий, детекторный диод расположен над конденсаторами, а высокоомные резисторы подключены к выводам диода через перемычки и располоожены под углом 15-25 друг к другу,2. Рефлектометр по п.1, о т л и -;ч а ю щ и й с я тем, что сопротивле.ние диагонального резистора выбраноравным 1,2-1,6 величины волновогосопротивления входной и выходныхСВЧ-линий передачи,15521 22 оставитель Р. Кузнецоехред А,Кравчук едак тор Корректор О. К ренков ов оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 1 О Заказ 328 Тираж 549 ПодписноеВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5