Направленные ответвители СВЧ-диапазона на полосковых линиях с сильной боковой связью

Классические направленные ответвители СВЧ-диапазона на связанных линиях с высоким уровнем боковой электромагнитной связи по типу направленности являются противонаправленными. Ограничения на их синтез накладывают зазор между линиями передачи, который должен быть крайне мал (десятки мкм), разность фазовых скоростей четных и нечетных мод, которую необходимо компенсировать и др. Из-за этого возникают сложности изготовления ответвителей. Описанные в технической литературе ответвители на связанных линиях с высоким уровнем связи c другими типами направленности либо достаточно громоздкие, либо при их изготовлении возникают конструкторско-технологические проблемы из-за малых размеров индуктивностей и емкостей, необходимых для использования в конструкциях ответвителей. Выполнен синтез противонаправленного ответвителя СВЧ-диапазона на полосковых линиях с сильной боковой связью. Ответвитель позволяет передавать входную мощность в один порт вспомогательного канала с полной связью (0 дБ, кроссовер). В топологии ответвителя используются периодические шлейфы, которые находятся между связанными линиями. Был произведен расчет и анализ эквивалентных схем связанных полосковых линий для одного периода шлейфов. Это позволило определить необходимые параметры и размеры топологии. Устройство является узкополосным (3 ГГц ± 5 %),  коэффициент передачи минус 0,44 дБ на центральной частоте 3 ГГц, развязка с изолированными портамисоставляет не менее 35 дБ. Предложенный компактный ответвитель с уровнем связи 0 дБ может быть использован в распределительных схемах, в которых нужно исключить пересечения линий передач. Приводятся сведения о синтезе 3-х дБ сонаправленного ответвителя СВЧ-диапазона на связанных полосковых линиях с боковой электромагнитной связью. Ответвитель характеризуется высоким уровнем развязки с изолированным портом, не менее 40 дБ. Разбаланс амплитуд между рабочими (проходным и связанным) и входным портом составляет минус (3,4 ± 0,8) дБ.

1. Малорацкий Л.Г. Микроминиатюризация элементов и устройств СВЧ. Москва: Сов. радио; 1976.

2. Веселов Г.И., Егоров Е.Н., Алехин Ю.Н. Микроэлектронные устройства СВЧ: учебное пособие для радиотехнических специальностей вузов. Москва: Высшая школа; 1988.

3. Wu Y., Sun W., Leung S.-W., Diao Y., Chan K.-H. and. Siu Y.-M. Single-layer microstrip high-directivity coupled-line coupler with tight coupling. IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 2013;61(2):746-753. https://doi.org/10.1109/TMTT.2012.2235855.

4. Fujii T., Ohta I. Size-reduction of coupled-microstrip 3-dB forward couplers by loading with periodic shunt capacitive stubs. IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest. 2005:1235-1238. https://doi.org/10.1109/MWSYM.2005.1516900.

5. Hirota N., Tahara Y., Yoneda N. A compact forward coupler using coupled composite right/left-handed transmission lines. IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. 2009;57(12):3127-3133. https://doi.org/10.1109/TMTT.2009.2034304.

6. Hsu S., Wu T. A novel microstrip forward directional coupler based on an artificial substrate. European Microwave Conference (EuMC). 2010:926-930. https://doi.org/10.23919/EUMC.2010.5616998.

7. Liu H., Fang S.-J., Wang Z., and Zhou Y. Miniaturization of trans-directional coupled line couplers using series inductors, Progress In Electromagnetics Research C. 2014;46:171-177. https://doi.org/10.2528/PIERC13122201.

8. Liu H., Fang S.-J., Wang Z., and Fu S. Analysis and implementation of a dual-band coupled-line transdirectional coupler. IEEE Trans. Circuits Syst. II Exp. Briefs. 2020;67(3):485-490. https://doi.org/10.1109/TCSII.2019.2918767.

9. Ikalainen K., Matthaei L. Wide-band, forward-coupling microstrip hybrids with high directivity. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1987;35(8):719-725. https://doi.org/10.1109/TMTT.1987.1133737.

10. Mongia R., Bahl I., Bhartia P. RF and Microwave Coupled-Line Circuits. Norwood: Artech House; 1999.

11. Bahl I. Lumped Elements for RF and Microwave Circuits. Boston: Artech House; 2003.