[1]Полезная модель относится к области сверхвысоких частот (СВЧ-техника) и предназначено для применения в СВЧ-устройствах для радиолокации, радиосвязи, систем спутникового телевидения и измерительном оборудовании.
[2]На поверхности большой печатной платы соединительными проводниками может быть объединены входы/выходы множества отдельных сложных микроволновых узлов: усилители, генераторы, смесители, умножители, делители/сумматоры, аттенюаторы, и. т.д.
[3]Рабочие параметры таких узлов необходимо знать в широкой полосе частот для анализа работы всего устройства. Для решения такой задачи необходимо создание микроволнового коаксиально-копланарного измерительного устройства, обеспечивающего измерения рабочих параметров на входе/выходе микроволнового узла при простоте подсоединения к соединительному проводнику такого узла без нарушения свойств соединительного проводника в широкой полосе частот.
[4]Известна конструкция микроволнового измерительного СВЧ-зонда, представленная на фиг. 1, содержащая корпус, коаксиальную структуру, диэлектрическую подложку, тонкие проводники воздушной копланарной линии (Руководство по выбору зондов MPI. Ссылка на сайт: https://minateh.ru/assets/files/MPI/RF-probes.pdf?ysclid=lu9sqo9i3465148807. Обращение к ссылке от 02/04/2024).
[5]К преимуществам такой конструкции можно отнести возможность ее использования для измерения рабочих параметров на входе/выходе микроволнового узла, при подсоединении к соединительному проводнику такого узла, без нарушения свойств соединительного проводника в широкой полосе частот.
[6]К существенным недостаткам такой конструкции можно отнести высокую сложность подсоединения/отсоединения к соединительному проводнику, которая вызвана необходимостью в очень сложной и продолжительной калибровке зондов, сильно зависящей от степени прижатия и изгиба очень тонких и узких проводников воздушной копланарной линии, прижимаемых ко соединительному проводнику. Кроме этого, необходимо создание специальных калибровочных пластин, содержащих все необходимые меры для проведения калибровок в режимах «КЗ», «XX» и «СН» при условии идентичности в калибровочных пластинах входного импеданса нагрузки в противоположном измеряемому входу/выходу направлении.
[7]Известна конструкция микроволнового коаксиально-копланарного перехода типа 18S101-40ML5 производство компании «Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH & Co. KG», показанная на фиг. 2, содержащая корпус, в котором установлена коаксиальная структура (ссылка на сайт: https://products.rosenberger.com/radio-frequency/connectors/187629/18s101-40ml5-straight-plug-pcb. Обращение к ссылке от 02/04/2024).
[8]К преимуществам такой конструкции можно отнести возможность ее использования для измерения рабочих параметров на входе/выходе микроволнового узла при простоте подсоединения только к концу соединительного проводника такого узла.
[9]К существенным недостаткам такой конструкции можно отнести невозможность ее использования для измерения рабочих параметров на входе/выходе микроволнового узла при подсоединении к соединительному проводнику из-за необходимости значительного нарушения свойств соединительного проводника в результате необходимого удаления топологии его центрального и экранных проводников, как это изображено на фиг. 3в, невосстанавливаемой после снятия конструкции с поверхности печатной платы после проведения измерений.
[10]Наиболее близким решением к заявляемому является конструкция коаксиально-копланарного перехода (Angle connector between a coaxial structure and a planar structure. Публикация № US 5853295 A от 1998-12-29. H01P 5/08, H01R 11/12, H01R 13/646), изображенная на фиг. 4, содержащая корпус, в котором установлена коаксиальная структура, диэлектрическую подложку с расположенным на одной ее поверхности и заканчивающимся на ее краю отрезком копланарной линии, контактную перемычку между центральными проводниками отрезка коаксиальной структуры и отрезка копланарной линии.
[11]К преимуществам такой конструкции можно отнести возможность ее использования для измерения рабочих параметров на входе/выходе микроволнового узла при простоте подсоединения к соединительному проводнику такого узла без нарушения свойств соединительного проводника.
[12]К существенным недостаткам такой конструкции можно отнести невозможность ее использования в широкой полосе частот, связанную с влиянием как короткозамкнутого корпусом конца отрезка копланарной линии, так и прямоугольных изгибов при переходе с отрезка коаксиальной структуры через контактную перемычку на отрезок копланарной линии и с отрезка копланарной линии на соединительный проводник на измеряемой большой печатной плате.
[13]Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка конструкции микроволнового коаксиально-копланарного измерительного устройства, к существенным преимуществам которого можно отнести возможность его использования для измерения рабочих параметров на входе/выходе микроволнового узла при простоте подсоединения к соединительному проводнику такого узла без нарушения свойств соединительного проводника в широкой полосе частот.
[14]Техническим результатом заявляемого изобретения является возможность измерений параметров на входе/выходе отдельного из множества микроволновых узлов, расположенных на печатной плате и объединенных соединительными проводниками, при простоте подсоединения к соединительному проводнику этого узла без нарушения свойств такого проводника в широкой полосе частот.
[15]Технический результат достигается тем, что переход содержит корпус, в котором установлена коаксиальная структура, диэлектрическую подложку с расположенным на ее поверхности и заканчивающимся на ее краю отрезком копланарной линии, контактную перемычку, соединяющую центральные проводники коаксиальной структуры и отрезка. При этом корпус установлен на диэлектрическую подложку, и в корпусе выполнен сквозной паз до поверхности подложки, на которую установлена коаксиальная структура и на которой выполнен отрезок копланарной линии, при этом на другой поверхности подложки из аналогичной копланарной линии выполнен дополнительный отрезок копланарной линии, начинающийся с разомкнутого конца копланарной линии и заканчивающийся на том же краю подложки, что и другой отрезок. При этом в соединительном проводнике на входе/выходе микроволновых узлов на поверхности большой печатной платы выполнен зазор, и в самой плате выполнены сквозные металлизированные отверстия линии. Более детальное описание полезной модели приводится в описании ниже в разделе, связанной с раскрытием сущности описания.
[16]На фиг. 1 показан СВЧ-измерительный зонд, прецизионно прижимаемый к копланарному соединительному проводнику на печатной плате.
[17]На фиг. 2 показан коаксиально-копланарный переход типа 18S101-40ML5 производства компании «Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH & Co. KG», подсоединяемый к концу копланарного соединительного проводника на печатной плате.
[19]а) топология типичного копланарного соединительного проводника на печатной плате,
[20]б) топология конца копланарного соединительного проводника на печатной плате с согласующими элементами, рекомендуемая для установки перехода типа 18S101-40ML5,
[21]в) топология копланарного соединительного проводника на печатной плате с согласующими элементами, которая была бы необходима для установки на него перехода типа 18S101-40ML5, и которую невозможно восстановить до топологии на фиг. 3-а.
[22]На фиг. 3-б и 3-в в центральном проводнике изображены прямоугольные элементы согласования, рекомендуемые в документах с техническими характеристиками перехода типа 18S101-40ML5. Топология таких элементов зависит от параметров печатной платы.
[23]На фиг. 4 показана конструкция коаксиально-копланарного перехода аналога, наиболее близкого к заявляемой конструкции микроволнового коаксиально-копланарного измерительного устройства. В этой конструкции обозначены: корпус 1, коаксиальная структура 2, диэлектрическая подложка 3, отрезок копланарной линии 4, расположенный на поверхности подложки 3 и заканчивающийся на ее краю, контактная перемычка 5, соединяющая центральные проводники коаксиальной структуры 2 и отрезка 4.
[24]На фиг. 5 (вид сверху) и фиг. 6 (вид снизу) показаны конструкция заявляемого микроволнового измерительного устройства в виде коаксиальной структуры, выполненной в виде коаксиального кабеля. Устройство содержит корпус 1, в котором установлена коаксиальная структура 2, диэлектрическую подложку 3 с расположенным на ее поверхности и заканчивающимся на ее краю отрезком 4 копланарной линии, контактную перемычку 5, соединяющую центральные проводники коаксиальной структуры 2 и отрезка 4. При этом корпус 1 установлен на диэлектрическую подложку 3, и в корпусе выполнен сквозной паз 6 до поверхности подложки 3, на которую установлена коаксиальная структура 2 и на которой выполнен отрезок 4 копланарной линии, при этом на другой поверхности подложки 3 из аналогичной копланарной линии выполнен дополнительный отрезок 7 копланарной линии, начинающийся с разомкнутого конца копланарной линии и заканчивающийся на том же краю подложки 3, что и отрезок 4, причем отрезок 4 выполнен как отрезок копланарной линии и отрезок 7 расположен между сквозными металлизированными отверстиями 8 отрезка 4 в подложке 3, и центральные проводники отрезков 4 и 7 соединены контактной перемычкой 9, выполненной в виде сквозного металлизированного отверстия в подложке 3. При этом в соединительном проводнике 10 на входе/выходе микроволновых узлов на поверхности большой печатной платы 11 выполнен зазор 12, равный по величине зазору разомкнутого конца в дополнительном отрезке 7, и в самой плате 11 выполнены сквозные металлизированные отверстия 13 линии.
[25]На фиг. 7 показаны топологии на диэлектрической подложке 3 в заявляемой конструкции микроволнового коаксиально-копланарного измерительного устройства:
[26]а) топология копланарного отрезка 4 на верхней поверхности диэлектрической подложки 3, если коаксиальная структура 2 выполнена в виде коаксиального кабеля,
[27]б) топология дополнительного копланарного отрезка 7 на нижней поверхности диэлектрической подложки 3.
[28]На фиг. 8 показана конструкция заявляемого микроволнового коаксиально-копланарного измерительного устройства для наглядности без корпуса 1, если коаксиальная структура 2 выполнена в виде коаксиального кабеля.
[29]На фиг. 9 показана заявляемая конструкция микроволнового коаксиально-копланарного измерительного устройства, подсоединенная прижимом к соединительному проводнику 10 на большой печатной плате 11 в процессе измерения, если коаксиальная структура 2 выполнена в виде коаксиального кабеля. При этом в самой плате 11 выполнены сквозные металлизированные отверстия 13.
[31]а) топология копланарного соединительного проводника 10 с зазором 12 на большой печатной плате 11, если необходимо выполнить подсоединение к соединительному проводнику 10,
[32]б) топология совмещения дополнительного копланарного отрезка 7 на поверхности диэлектрической подложки 3 в микроволновом измерительном устройстве и зазора 12 в копланарном соединительном проводнике 10 на большой печатной плате 11.
[33]Заявленный технический результат достигается тем, что переход содержит корпус 1, в котором установлена коаксиальная структура 2, диэлектрическую подложку 3 с расположенным на ее поверхности и заканчивающимся на ее краю отрезком 4 копланарной линии, контактную перемычку 5, соединяющую центральные проводники коаксиальной структуры 2 и отрезка 4. При этом корпус 1 установлен на диэлектрическую подложку 3, и в корпусе 1 выполнен сквозной паз 6 до поверхности подложки 3, на которую установлена коаксиальная структура 2 и на которой выполнен отрезок 4 копланарной линии, при этом на другой поверхности подложки 3 из аналогичной копланарной линии выполнен дополнительный отрезок 7 копланарной линии, начинающийся с разомкнутого конца копланарной линии и заканчивающийся на том же краю подложки 3, что и отрезок 4, причем отрезок 4 выполнен как отрезок копланарной линии и отрезок 7 расположен между сквозными металлизированными отверстиями 8 отрезка 4 в подложке 3, и центральные проводники отрезков 4 и 7 соединены контактной перемычкой 9, выполненной в виде сквозного металлизированного отверстия в подложке 3. При этом в соединительном проводнике 10 на входе/выходе микроволновых узлов на поверхности большой печатной платы 11 выполнен зазор 12, равный по величине зазору разомкнутого конца в дополнительном отрезке 7, и в самой плате 11 выполнены сквозные металлизированные отверстия 13 линии.
[34]Если коаксиальная структура 2 выполнена в виде коаксиального кабеля, как показано на фиг. 8, то отрезок 4 начинается с разомкнутого конца копланарной линии, при этом коаксиальный кабель 2 установлен плоскостью поперечного сечения в торцевую плоскость сквозного паза 6 в край зазора разомкнутого конца отрезка 4. При этом конец центрального проводника 14 коаксиального кабеля 2 выступает за место соединения перемычкой 5.
[35]Коаксиальная структура в заявляемой конструкции может быть выполнена в виде коаксиально-копланарного перехода типа 18S101-40ML5 производства компании «Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH & Co. KG», установленного в паз 6 на подложку 3.
[36]В процессе измерения рабочих параметров сложных СВЧ-узлов на большой печатной плате 11, заявляемая конструкция микроволнового коаксиально-копланарного измерительного устройства просто подсоединяется прижимом до упора нижней поверхностью подложки 3 непосредственно к соединительному проводнику 10 на входе/выходе микроволновых узлов так, что зазор в дополнительном отрезке 7 копланарной линии на нижней поверхности подложки 3 и зазор 12 в соединительном проводнике 10 совпадают, как это показано на фиг. 10-6.
[37]Заявляемая конструкция микроволнового коаксиально-копланарного измерительного устройства может быть использована и для подсоединения/отсоединения к концу соединительного проводника микроволнового узла на большой печатной плате.
[38]При таком совмещении зазоров СВЧ-мощность измерительного сигнала распространяется только в направлении ко входу/выходу измеряемого микроволнового узла и не распространяется в противоположном направлении по соединительному проводнику 10.
[39]Так как зазор 12 имеет размер в несколько десятых долей миллиметра, то его легко запаять/отпаять после/до измерения, обеспечивая тем самым отсутствие нарушения свойств соединительного проводника 10 в широкой полосе частот.
