CS265487B1

CS265487B1 - Modified microstrip line

Info

Publication number: CS265487B1
Application number: CS8610172A
Authority: CS
Inventors: Martin Ing Borovicka; Jan Doc Ing Csc Zehentner
Original assignee: Borovicka Martin; Jan Doc Ing Csc Zehentner
Priority date: 1986-12-29
Filing date: 1986-12-29
Publication date: 1989-10-13
Also published as: CS1017286A1

Abstract

Řešením modifikovaného mikropáskového vedení podle vynálezu se dosáhne zvětšení přenášeného výkonu, a to i na podložkách elektricky méně kvalitních, které jsou obvykle cenově výhodnější. Podstatou je odehnutí obou okrajů horního páskového vodiče od povrchu podložky. Při postupu od osy symetrie vedení k pravé hraně horního páskového vodiče je směrnice křivky tvořící jeho příčný průžez kladnou rostoucí funkcí a vůči ose symetrie je to funkce lichá.The solution of the modified microstrip line according to the invention achieves an increase in the transmitted power, even on electrically less quality pads, which are usually more cost-effective. The essence is to bend both edges of the upper ribbon conductor from the surface of the pad. When moving from the line of symmetry of the line to the right edge of the upper line conductor, the slope of the curve constituting its transverse cross-section is a positive rising function, and is odd compared to the axis of symmetry.

Description

Vynález se týká modifikovaného mikropáskového vedení, které je vhodné pro přenos velkého výkonu při vysokých frekvencích.The invention relates to a modified microstrip line suitable for transmitting high power at high frequencies.

K přenosu velkých výkonů při vysokých frekvencích se obvykle používají vlnovody nebo koaxiální vedení, které jsou však výrobně značně nákladné. Mikropáskové vedení se používá převážně v mikrovlnných obvodech zpracovávajících signály na nízké výkonové úrovni, obvykle řádově desítky až stovky mW. Ve zvláštních případech nutno mikropáskovým vedením přenášet výkony řádově desítky až stovky W. Výkon přenášený mikropáskovým vedením omezuje shora nárůst jeho teploty v důsledku ztrát ve vodičích a podložce, zatímco jeho maximální velikost udává průrazné napětí mezi jeho vodiči. Vodiče vedení musí snést veliké proudové zatížení a ve vedení nesmí vznikat příliš vysoká teplota, která by byla příčinou destrukce podložky. Největší proudové zatížení horního vodiče mikropáskového vedení je na jeho okrajích. V jejich bezprostředním okolí je také největší intenzita elektrického pole, v důsledku čehož se v těchto místech nejvíce ohřívá podložka. Uvedené nepříznivé efekty se ve zvětšené míře projevují zejména u mikropáskových vedení zhotovených na podložkách obvykle sice cenově dostupnějších, majících ovšem větší ztrátový činitel a horší tepelnou vodivost. Výše uvedené nedostatky odstraňuje modifikované mikropáskové vedení vynálezu.Usually waveguides or coaxial lines are used to transmit high power at high frequencies, but they are expensive to manufacture. The microstrip line is mainly used in microwave circuits processing signals at low power levels, usually of the order of tens to hundreds of mW. In special cases, power of the order of tens to hundreds has to be transmitted through the microstrip line. The power transmitted by the microstrip limits the temperature rise from above due to losses in the conductors and the washer, while its maximum size indicates the breakdown voltage between its conductors. Conductors must be able to withstand a high current load and the conductor must not be too hot to cause the washer to be destroyed. The maximum current load of the upper conductor of the microstrip is at its edges. In their immediate vicinity there is also the greatest intensity of the electric field, as a result of which the pad is heated most in these places. Said adverse effects are manifested to a greater extent especially in microstrip lines made on substrates which are usually more affordable, but having a greater loss factor and a lower thermal conductivity. The above-mentioned drawbacks are overcome by the modified microstrip guide of the invention.

Předmětem vynálezu je modifikované mikropáskové vedení tvořené podložkou nesoucí horní a dolní páskový vodič, jehož podstatou je, že oba okraje horního páskového vodiče jsou odehnuté od povrchu podložky tak, že při postupu od osy symetrie vedení k pravé hraně horního páskového vodiče je směrnice křivky tvořící jeho příčný průřez kladnou rostoucí funkcí a vůči ose symetrie vedení je to funkce lichá.The subject of the invention is a modified microstrip guide formed by a support carrying an upper and a lower ribbon conductor, the principle being that both edges of the upper ribbon conductor are bent away from the substrate surface so that cross-section with positive increasing function and with respect to the axis of symmetry of the conduction it is an odd function.

Odehnutím okrajů horního páskového vodiče vedení mikropáskového od povrchu jeho podložky se oddálí místo největší intenzity elektrického pole od podložky, která se nyní méně ohřívá, a pozmění se také rozložení podélného vysokofrekvenčního proudu. Důsledkem uvedené úpravy je zvětšeni přenášeného výkonu, a to i na podložkách elektricky méně kvalitních, které jsou obvykle cenově výhodnější. Pokud se takto modifikované mikropáskové vedení použije ke konstrukci rezonátoru, má tento vyšší činitel jakosti než rezonátor zhotovený pomocí standardního mikropáskového vedení, vyrobeného na stejné podložce.By shifting the edges of the upper strip conductor of the microstrip guide from the surface of its substrate, it will move away from the substrate, which is now less heated, instead of the greatest electric field strength, and also change the distribution of the longitudinal RF current. As a result of this modification, the transmitted power is increased, even on substrates of electrically lower quality, which are usually more cost effective. When the modified microstrip line is used to construct a resonator, it has a higher quality factor than a resonator made using a standard microstrip line produced on the same substrate.

Příklad uspořádání mikropáskového vedení podle vynálezu je uveden na přiloženém výkresu.An example of a microstrip line arrangement according to the invention is shown in the attached drawing.

Na obr. 1 je znázorněný příčný průřez mikropáskovým vedením na dielektrické podložce. Na obr. 2 jsou znázorněny některé příčné průřezy možných variant odehnuti okraje horního páskového vodiče od podložky.FIG. 1 is a cross-sectional view of a microstrip line on a dielectric substrate. Fig. 2 shows some cross-sections of possible variants of bending the edge of the upper strip conductor from the washer.

Dielektrická podložka 1^ o tlouštce h má relativní permitivitu Horní páskový vodič o tlouštce t je široký (w +π r), kde w je délka střední neodehnuté části mikropásku, r je poloměr obloukovitého odehnutí od povrchu podložky _1. Oba okraje horního páskového vodiče 2_ jsou od povrchu podložky 1^ odehnuty. Při postupu od osy symetrie vedení k pravé hraně horního páskového vodiče je směrnice křivky tvořící jeho příčný průřez kladnou rostoucí funkcí a vůči ose symetrie vedení je to funkce lichá.The dielectric washer 1 of thickness h has a relative permittivity. The upper strip conductor of thickness t is wide (w + π r), where w is the length of the central unreflected portion of the microstrip, r is the radius of arcuate deflection from the surface. Both edges of the upper strip conductor 2 are bent away from the surface of the washer. When moving from the symmetry axis of the line to the right edge of the upper strip conductor, the slope of the curve forming its cross section is a positive increasing function, and it is an odd function with respect to the axis of symmetry of the line.

Dielektrická podložka JL může být zaměněna za podložku magnetickou vyžaduje-li to funkce obvodu, ve kterém se modifikované mikropáskové vedení používá. Obdobného účinku, jakého se dosáhne ve vztahu k velikosti přenášeného výkonu odehnutím okraje horního páskového vodiče 2 od povrchu podložky 1. podle obr. 1 lze dosáhnout i jinou geometrii odehnuti, jak ilustruje obr. 2. Odehnutí okraje vodiče může být takové, že průřez tímto vodičem je oblouk s konstantním či spojitě proměnným poloměrem křivosti, popřípadě polygon s jedním či několika vrcholovými úhly.The dielectric pad 11 may be replaced by a magnetic pad if required by the function of the circuit in which the modified microstrip line is used. A similar effect to that achieved in relation to the magnitude of the transmitted power by bending the edge of the upper strip conductor 2 away from the surface of the washer 1. according to Fig. 1, another bend geometry can be achieved as illustrated in Fig. 2. the conductor is an arc with a constant or continuously variable radius of curvature, or a polygon with one or more vertex angles.

K výrobě horního páskového vodiče mikropáskového vedení přenášejícího velký výkon se používá bud tlustovrstvá technologie, nebo jsou jeho vodiče zhotoveny z kovové fólie, která je na podložce upevněná, nebo se na ní během výroby musí upevnit. Jelikož modifikované mikropáskové vedení se nejčastěji využívá ke konstrukci mikrovlnných obvodů, jedná se obvykle o krátké úseky vedení. Jedna z možností výroby je následující. Výchozí je dielektrická podložka oboustranně plátovaná kovovu fólií. Z horní strany dielektrické podložky se odleptá kovová fólie, ponechány zůstanou pouze kovové terčíky v místech budoucího připevnění horního páskového vodiče. Horni páskový vodič vedení tvoří samostatná kovová fólie. Vymezení rozměrů a vytvarování příčného profilu tohoto vodiče se provede ve stříhacím lisu. Současně se v ploše fólie přiléhající k podložce prostřihnou otvory odpovídající kovovým terčíkům ponechaným na horní straně dielektrické podložky. Takto připravený horni páskový vodič se umístí na dielektrickou podložku tak, aby její kovové terčíky vyplnily otvory v páskovém vodiči. V tomto uspořádání se kovové terčíky a fólie horního páskového vodiče spoji pájením. Modifikované mikropáskové vedení bude mít požadované parametry, když horní páskový vodič bude v dokonalém mechanickém kontaktu s dielektrickou podložkou po celé společné styčné ploše. Dosáhne se toho precizní výrobou horního páskového vodiče, rozmístěním a velikosti kovových terčíků, dostatečným přítlakem páskového vodiče k podložce v okamžiku pájení a správně voleným postupem pájení. Uvedený postup výroby modifikovaného mikropáskového vedení byl ověřený, potvrdila se jeho praktická použitelnost a reprodukovatelnost požadovaných vlastností vedeni.Either the thick-film technology is used to manufacture the high-band, high-power microstrip line or its wires are made of a metal foil that is attached to the backing or must be attached to it during manufacture. Since modified microstrip lines are most often used to construct microwave circuits, they are usually short line sections. One production option is as follows. The default is a dielectric mat clad on both sides with metal foil. A metal foil is etched from the top of the dielectric pad, leaving only the metal targets at the future attachment of the upper strip conductor. The upper strip conductor is a separate metal foil. The dimensioning and shaping of the cross-section of this conductor is carried out in a cutting press. At the same time, holes corresponding to the metal targets left on the top of the dielectric substrate are punched in the area of the film adjacent to the substrate. The upper strip conductor thus prepared is placed on the dielectric substrate so that its metal targets fill the holes in the strip conductor. In this arrangement, the metal dots and foils of the upper strip conductor are joined by soldering. The modified microstrip line will have the desired parameters when the upper strip conductor is in perfect mechanical contact with the dielectric pad across the common interface. This is accomplished by the precise manufacturing of the upper strip conductor, the placement and size of the metal targets, sufficient pressing of the strip conductor to the substrate at the time of soldering, and a correctly selected soldering process. The above process of manufacturing the modified microstrip line has been proven, confirming its practical applicability and reproducibility of the desired line properties.

Claims

Modified microstrip line formed by a pad supporting the upper and lower ribbon conductors, characterized in that both edges of the upper ribbon conductor are bent away from the substrate surface so that as the line moves along the axis of symmetry to the right edge It is an odd function with respect to the axis of symmetry.