6. Некоторые примеры тройников для ОИС СВЧ.

До сих пор мы рассматривали -соединения с выходными плечами, расположенными в одной плоскости. Нике будет рассмотрен ряд примеров объемных тройников с входными и выходными плечами, расположенными в различных слоях ОИС СВЧ.

На рис. 2.32, а показан тройник на НПЛ, в котором выходные плечи расположены по разные стороны слоев диэлектрика [196]. Проводник и металлический экран входного плеча, выполненного на слое диэлектрика удвоенной толщины, скачком переходят в проводники СПЛ, которые заканчиваются переходом над общим слоем металла в проводники выходных НПЛ.

Рис. 2.32. Объемное -соедипение на НПЛ (а); эквивалентная схема (б)

Рис. 2.33. Объемные Т-соедпнення на СПЛ с проводниками в разных слоях диэлектрика (а); эквивалентная схема (б)

Длина СПЛ выбирается из условия, чтобы не возбуждались объемные поперечные волны -типа между краями слоев металла.

Для расчета тройника целесообразно использовать эквивалентную схему (рис. 2.32, б), построенную на идеальных трансформаторах. Край общего слоя металла образует емкостное сопротивление

в котором сопротивления входной НПЛ и СПЛ равны. Выражение (38) получено методом моделирования [174].

Рассмотренный тройник обладает существенным недостатком: ярко выраженной частотной зависимостью. Для исключения данного недостатка, обязанного емкостной проводимости, можно выполнить входпое плечо на СПЛ (рис. 2.33, а). В этом случае слои металла СПЛ нлавно переходят в проводники НПЛ, а проводник СПЛ - в слой металла НПЛ, причем слой металла выходных плеч является общим для НПЛ. Благодаря плавному переходу между СПЛ и НПЛ отсутствует емкостной эффект между краями металла, но при этом может возникать объемная поперечная волна на. Для ее подавления плавный переход выполняется в виде полуокружностей, вырезанных в слоях металла и гальванически короченных через слои диэлектрика, образующие четвертьволновые закороченные шлейфы. Коэффициенты волновой матрицы рассеяния тройника имеют вид

где волновые сопротивления НПЛ, СПЛ и шлейфов на НЩЛ соответственно.

Большой интерес представляет тройник, выполненный комбинацией НПЛ с СЩЛ (рис. 2.34). В этом случае СЩЛ вырезана в слое металла, расположенного между двумя слоями диэлектрика. На внешних сторонах диэлектрических слоев ОИС перпендикулярно СЩЛ расположены проводники НПЛ. За точкой пересечения трех линий СЩЛ заканчивается закороченным, а НПЛ - разомкнутыми четвертьволновыми шлейфами.

Замечательной особенностью рассмотренного тройника является возможность синфазного (рис. 2.34, а) и противофазного (рис. 2.34, г) возбуждения выходных плеч на НПЛ. Например, при расположении выходных плеч по разные стороны СЩЛ (эквивалентные схемы приведены на рис. 2.34, д, е) входной сигнал противофазно распространяется по НПЛ. Синфазное возбуждение выходных плеч достигается при расположении НПЛ по одну сторону относительно входной СЩЛ; эквивалентные схемы приведены на рис. 2.34, б, в. Расчет частотных характеристик волновых матриц рассеяния синфазного и противофазного тройников проводится в зависимости от типа возбуждения по -или -образным эквивалентным схемам, представленным на рис. 2.34, в, е:

где

волновые сопротивления НПЛ, СЩЛ, шлейфов на СЩЛ и НПЛ.

В заключение этой главы еще раз отметим, что представленные здесь результаты имеют в основном приближенный, квазистатический характер.

Рис. 2.34. Объемные Т-соединения СЩЛ НПЛ с синфазным (а) и противофазным (г) делением мощности; эквивалентные схемы

По мере повышения рабочих частот, перехода на выгодный (для некоторых БЭ ОИС) режим работы на высших типах волн (колебаний) и т. п. необходимо исследовать матрицы рассеяния БЭ ОИС на электродинамическом уровне строгости. Уже простое рассмотрение геометрических форм продемонстрированных здесь БЭ показывает, что предстоит еще очень большая работа по моделированию, расчету и автоматизированному проектированию СВЧ модулей РЭА на ОИС.