Przedmiotem wynalazku jest mikroliniowy sprzegacz kierunkowy o silnym sprzezeniu, zwlaszcza dla mikrofalowych ukladów scalonych. Sprzegacz ten nalezy do klasy sprzegaczy typu zblizeniowego.Stan techniki. Znany powszechnie typ konstrukcji 3 dB sprzegacza zblizeniowego dla mikrofalowych ukladów scalonych opisany przez J. Lange'a w IEEE Tr. on MTT-17, grudzien 1969, na str. 1050-1051, wykorzy¬ stuje sprzezenie zblizonych do siebie prowadnic mikroliniowych poprzez waska szczeline brzegowa. Silne sprzezenie wymaga stosowania bardzo waskiej szczeliny lub jak w sprzegaczu Lange'a wielu szczelin w miedzy- palczastej strukturze prowadnic. Koniecznosc wytwarzania skrajnie waskich szczelin i pasków stwarza wysokie wymagania technologiczne, ograniczajace mozliwosci stosowania tego typu sprzegaczy. Sprzezenie brzegowe zblizonych prowadnic mikroliniowych ma równiez istotna wade elektryczna, która polega na tym, ze obszar sprzezenia znajduje sie zarówno w podlozu dielektrycznym jak i w przestrzeni nad powierzchnia podloza w oto¬ czeniu szczeliny brzegowej. Skutkiem tego sprzegacze zblizeniowe o sprzezeniu brzegowym charakteryzuja sie znaczna dyspersja rodzajów, polegajaca na niewyrównanych predkosciach fazowych fal parzystych i nieparzy¬ stych.! Wyrównanie tych predkosci jest warunkiem osiagniecia dobrych wlasnosci kierunkowych sprzegacza i wymaga dodatkowych zabiegów korekcyjnych. Sprzegacz konstrukcji Lange'a posiada natomiast istotnie ko¬ rzystna ceche topologiczna, polegajaca na takim odwróceniu ramion sprzegacza, by wrota wejsciowe i izolowane znalazly sie po jednej stronie osi symetrii wzdluznej, co ulatwia konstruowanie planarnych ukladów mikrofalo¬ wych.Znana jest równiez z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 512 110 konstrukcja sprzegacza która wykorzystuje wypelnienie obszaru nad szczelina brzegowa dodatkowa warstwa materialu dielektrycznego, przez co dyspersja rodzajów ulega zmniejszeniu. Ponadto pokrycie tej warstwy metalizacja ekranu na potencjale swobodnym wzgledem prowadnic sprzezonych, zwieksza koncentracje pola w obszarze sprzezenia i umozliwia osiaganie bardzo silnych sprzezen. W konstrukcji tej wymagania technologiczne sa jednak nadal wysokie, bo zachowana zostaje zasada sprzegania sie prowadnic poprzez szczeline brzegowa.Znana z opisu patentowego PRL nr 98 800 konstrukcja sprzegacza umozliwia dalsza poprawe dyspersji rodzajów przez zastosowanie szczeliny wytworzonej w spodniej metalizacji podloza pod dwiema prowadnicami sprzezonymi, wzdluz calego sprzegacza. Konstrukcja ta równiez ma wade wysokich wymagan technologicznych2 131306 zwiazanych z zasada sprzegania sie poprzez szczeline brzegowa. Odmienny i jakosciowo rózny typ sprzezenia wykorzystuje konstrukcja sprzegacza znana z opisu patentowego PRL nr 120 756.Polega on na sprzezeniu prowadnicy mikroliniowej ze znajdujaca sie pod nia prowadnica szczelinowa.Podobnie w konstrukcji znanej z opisu patentowego RFN nr 2 838 317 zastosowano sprzezenie prowadnicy mikroliniowej ze znajdujaca sie pod nia prowadnica koplanarna. W obu rozwiazaniach szczeliny dzialaja inaczej niz element modyfikujacy rozklad w obszarze sprzezenia, a stanowia jedna z dwóch wlasciwych prowadnic sprzezonych i moga byc umieszczane bezposrednio w obszarze maksymalnej koncentracji pola prowadnicy mi¬ kroliniowej, tzn. pod jej powierzchnia. Sprzegacze te maja doskonale wlasnosci kierunkowe, wynikajace ze znikomej dyspersji rodzajów lecz traca jednostronnie planarny charakter struktury, korzystny dla integracji ukladów mikrofalowych. Ponadto topologicznie korzystne usytuowanie wrót wejsciowych i izolowanych po jednej stronie osi symetrii wzdluznej, staje sie zasadniczo nie osiagalne jak w rozwiazaniu wedlug opisu patento¬ wego PR L nr 120 756.Przedstawione rozwiazania dotychczasowe osiagaja czesciowo cel korzystnego uksztaltowania obszaru sprzezenia dla sprzegaczy o elektrycznie dobrych wlasnosciach kierunkowych, lecz nie lagodza wymagan techno¬ logicznych w stopniu istotnie ulatwiajacym integracje ukladów mikrofalowych.Istota wynalazku. Mikroliniowy sprzegacz kierunkowy typu zblizeniowego wedlug wynalazku, skladajacy sie z dwóch odcinków, korzystnie równoleglych wzgledem siebie, sprzezonych prowadnic mikroliniowych na jednostronnie metalizowanym od spodu podlozu dielektrycznym zawiera obszar sprzezenia ograniczony powierz¬ chniami dwóch sprzezonych prowadnic mikroliniowych, rozdzielonych cienka warstwa dielektryczna, a usytuo¬ wanych warstwowo w taki sposób, ze prowadnica dalsza wzgledem spodniej metalizacji podloza znajduje sie nad prowadnica blizsza wzgledem spodniej metalizacji podloza, przy czym szerokosc prowadnicy dalszej jest wieksza od szerokosci prowadnicy blizszej. Ponadto spodnia metalizacja podloza dielektrycznego moze zawierac szczeli¬ ne usytuowana pod prowadnica mikroliniowa blizsza wzgledem spodniej metalizacji podloza na calej dlugosci, obszaru sprzezenia, przy czym szerokosc szczeliny ma wartosc zalezna od wymaganej impedancji charakterysty¬ cznej wrót sprzegacza. Mikroliniowy sprzegacz kierunkowy wedlug wynalazku wyróznia sie zarówno wyjatkowo lagodnymi wymaganiami technologicznymi i jednostronnie planarna struktura mikroliniowa, sprzyjajaca integra¬ cji ukladów mikrofalowych, jak tez wlasnosciami elektrycznymi w postaci dobrego wyrównania predkosci fazo¬ wych fal parzystych i nieparzystych.Objasnianie rysunku. Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykladowym wykonaniu na rysunku w pos¬ taci przekroju poprzecznego w srodku dlugosci sprzegacza.Przyklad wykonania wynalazku. Mikroliniowy sprzegacz kierunkowy wedlug wynalazku sklada sie z dwóch odcinków, korzystnie równoleglych wzgledem siebie, sprzezonych prowadnic mikroliniowych A i B, rozdzielonych cienka warstwa dielektryczna N, umieszczonych warstwowo na powierzchni metalizowanego od spodu M podloza dielektrycznego P w taki sposób, ze prowadnica A dalsza wzgledem metalizacji M podloza znajduje sie nad prowadnica B blizsza wzgledem metalizacji podloza, przez co obszar sprzezenia ograniczony powierzchniami prowadnic sprzezonych A i B wiaze czesci pól obu prowadnic o najwiekszej koncentracji linii sil pola w glebi materialu dielektrycznego. Szerokosc W prowadnicy dalszej wzgledem spodniej metalizacji podloza jest wieksza od szerokosci S prowadnicy blizszej wzgledem spodniej metalizacji. Spodnia metalizacja M podloza zawiera natomiast szczeline C pod prowdnica B blizsza wzgledem spodniej metalizacji na calej dlugosci obszaru sprzezenia.Przekrój poprzeczny sprzegacza charakteryzuje sie silna asymetria w kierunku prostopadlym do powierz¬ chni podloza, a to w taki sposób, ze grubosc h warstwy dielektrycznej N rozdzielajacej prowadnice sprzezone jest znacznie mniejsza od grubosci H podloza dielektrycznego P, a szerokosc t szczeliny C jest mniejsza od szerokosci prowadnic sprzezonych. Szerokosc t szczeliny moze byc nawet równa zeru, co oznacza jej nie wykorzystywanie i zachowanie w pelni jednostronnie planarnej, mikroliniowej struktury sprzegacza. Przykladowa symetria prze¬ kroju poprzecznego w kierunku równoleglym do powierzchni podloza i przykladowa równoleglosc prowadnic w kierunku prostopadlym do powierzchni przekroju, jak na rysunku, sa warunkami korzystnymi dla sprzezen silniejszych od 3 dB. Natomiast dla sprzezen slabszych od 3 dB dwie korzystnie równolegle wzgledem siebie prowadnice sprzezone sa usytuowane w taki sposób na powierzchni podloza, ze ich wlasne osie symetrii wzdluz¬ nej nie pokrywaja sie wzajemnie w kierunku prostopadlym do podloza.Utworzenie obszaru sprzezenia przez szerokie powierzchnie sprzezonych prowadnic mikroliniowych ma szereg zalet Pozwala ono na osiaganie skrajnie silnych sprzezen sprzegacza przy umiarkowanych wymaganiach technologicznych oraz minimalizuje dyspersje rodzajów przez wypelnienie obszaru sprzezenia materialem dielek¬ trycznym^ przy czym oba rozklady pól parzysty i nieparzysty maja charakter wlasciwy rozkladowi pola prowad¬ nicy mikroliniowej w sposób scisly, nie deformowany stosowaniem elementów o charakterze innych typów prowadnic. Poza tym ulatwia to optymalizacje na etapie konstrukcji sprzegacza o dowolnie zalozonym silnym sprzezeniu. Zaleta ta polega na tym, ze w obszarze sprzezenia mozna wyraznie wyróznic dwa regiony maksymal¬ nej koncentracji pola parzystego i nieparzystego. I tak miedzy powierzchniami prowadnic sprzezonych skupia sie pole rodzaju nieparzystego, przy czym rozproszone czesci tego pola prawie nie wchodza w region pomiedzy prowadnicami, a metalizacja masy.131306 3 Natomiast pole parzyste skupia sie glównie w regionie pomiedzy powierzchniami prowadnic a metalizacja masy, w ogóle nie wnikajac w region miedzy samymi prowadnicami. Oba regiony maja ten sam typ rozkladów pól wlasciwych prowadnicom mikroliniowym z tym, ze sa rozdzielone od siebie i odwrócone o 180°. Impedancje charakterystyczne obu rodzajów moga wiec byc osiagane droga doboru wymiarów przekroju poprzecznego sprzegacza w sposób od siebie prawie niezalezny. Prowadnica B blizsza wzgledem spodniej metalizacji podloza dziala ekranujaco wzgledem prowadnicy A dalszej wzgledem spodniej metalizacji podloza.Konstrukcja sprzegacza posiada równiez zalete topologicznie korzystnego usytuowania wrót wejsciowych i izolowanych po jednej stronie osi symetrii wzdluznej. Zaleta ta wynika stad, ze zewnetrzne prowadnice mikroli- niowe laczace wrota z prowadnicami sprzezonymi na krancach obszaru sprzezenia, nie uwidocznione na rysunku, sa naniesione na powierzchni podloza dielektrycznego z dowolnej, lewej lub prawej strony sprzegacza zaleznie od aplikacyjnych potrzeb uzytkownika, a nie od cech topologicznych konstrukcji. Dowolnosc usytuowania tych prowadnic pozwala natomiast na umieszczenie dwóch z nich równolegle wzdluz osi symetrii sprzegacza.Zastrzezenia patentowe 1. Mikroliniowy sprzegacz kierunkowy o silnym sprzezeniu, zwlaszcza dla mikrofalowych ukladów scalo¬ nych, skladajacy sie z dwóch odcinków, korzystnie równoleglych wzgledem siebie, sprzezonych prowadnic mikroliniowych na jednostronnie metalizowanym od spodu podlozu dielektrycznym, znamienny tym, ze obszar sprzezenia tworza powierzchnie dwóch sprzezonych prowadnic mikroliniowych (A i B), rozdzielonych cienka warstwa dielektryczna a usytuowanych warstwowo w taki sposób, ze prowadnica (A) dalsza wzgledem spodniej metalizacji podloza znajduje sie nad prowadnica (B) blizsza wzgledem spodniej metalizacji podloza, przy czym szerokosc (W) prowadnicy dalszej jest wieksza od szerokosci (S) prowadnicy blizszej. 2. Mikroliniowy sprzegacz kierunkowy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze spodnia metaliza¬ cja (M) podloza dielektrycznego zawiera szczeline (C) usytowana pod prowadnica mikrofiowwoa (B) blizsza wzgledem spodniej metalizacji podloza na calej dlugosci obszaru sprzezenia, przy czym szerokosc (t) szczeliny ma wartosc zalezna od wymaganej impedancji charakterystycznej wrót sprzegacza.131 306 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 100 zl PL