водится к смещенной относительно центра точке, сопротивление которой близко к 60 Ом.

В копланарной антенне (рис. 10.59) силовые линии электрического поля сосредоточены в двух щелях и расходятся в значительно меньшей степени по сравнению с микрополосковыми ан-

Ъаавмлвнив

Рис. 10.58. МиКршолос-ковый (резояаясный дис- авый излучатель

Рис. 10.59. Полосковый копланарный излучатель

теннами, что снижает связь между соседними элементами, а также уровень кросс-поляризации. Диаграмма направленности коп-ланарного излучателя состоит из одного лепестка, перпендикулярного верхнему экрану. Оптимальной формой копланарного излучателя является прямоугольник, периметр которого равен длине волны. Питание к излучателю подводится через коаксиальный разъем, закрепленный на нижней стороне платы, центральный проводник которого проходит через диэлектрическую подложку и соединяется с центральным проводником копланарной линии.

На основе дипольных печатных излучателей проектируются сложные фазированные антенные решетки (ФАР), осуществляющие быстрое сканирование узкого луча в пространстве. Микрополосковые антенные решетки с дольф-чебышевскими диаграммами направленности имеют очень низкий уровень боковых лепестков при малой ширине основного луча. Излучатели такой решетки возбуждаются синфазно с помощью ответвителей или делителей мощности.

Фазированные антенные решетки включают в себя несколько сотен однотипных модулей, каждый из которых может состоять из излучателей, фазовращателей, переключателей, ответвителей, согласующих элементов, фильтров, твердотельных генераторов, усилителей, приемников. Благодаря использованию ИС СВЧ в ФАР, последние приобретают принципиально новые свойства (по сравнению с системами механического сканирования): пространственную и временную многофункциональность, высокую надеж-

ность, повышенную эффективность и помехозащищенность (благодаря возможности применения специальных методов обработки сигналов), высокий энергетический потенциал (за счет сложения мощностей генераторов), высокие эксплуатационные параметры.

10.15. ПОДЛОЖКИ СВЧ МИКРОСХЕМ

Перечислим основные требования, предъявляемые к подложкам СВЧ микросхем: малые потери, высокое значение диэлектрической проницаемости, чистота поверхности, чистота материала, жесткие допуски на линейные размеры, большая теплопроводность, согласование температурных коэффициентов линейного расширения (ТКЛР) подложки и нанесенных на нее пленок, устойчивость к механичеокйм воздействиям, инертность к химическим траввтеля1м, низкая стоимость, Кеза1Висимость е от изменения частоты и температуры.

Перечисленным требованиям в полной мере не может отвечать какая-либо одна универсальная подложка, в связи с чем в каждом конкретном случае выбор подложки основывается на компромиссном решении.

Рассмотрим основные характеристики подложек. Относительная диэлектрическая проницаемость е, наряду с эффективной диэлектрической проницаемостью линии 8афф, определяет длину волны в линии передачи и, следовательно, линейные размеры микросхемы. Для повышения степени интеграции и с целью сйижения потерь на излучение применяют подложки с высоким значением е. Однако при возрастании е могут возбудиться поверхностные волны, усиливается зависимость е от температуры, возрастают требования к технологическим допускам, казанные противоречия вынуждают конструктора выбирать е материала подложки из компромиссных соображений. Часто таким значением является 8 x 10.

При работе СВЧ микросхем с достаточно высокими уровнями мощности подложка должна иметь хорошую теплопроводность и электрическую прочность. В микрополосковой линии предельная м-ощность при работе в непрерывном режиме составляет несколько десятков ватт, а при работе в импульсном режиме - единицы ииловатт.

При конструировании СВЧ микросхем важную роль играет Knaoc чистоты обработки поверхности подложки, который определяет четкость и точность рисунка (топологии) схемы, высокочастотные потери в проводниках, возможность выхода из строя тонкопленочных конденсаторов, качество резисторов. Шероховатые подложки, как правило, нспользуютоя в низжодобротных схемах, работающих IB нижней части СВЧ диапазона, где требования к величине потерь и точности воспроизведения рисунка невысоки. Шероховатые подложки имеют сравнительно низкую стоимость я обеспечивают хорошее оцепление металла с подложной. В коротковолновой части ОВЧ диапазона в схемах с большой добротностью используют хорошо обработанные подложки (12-14 класс).

Влияние шероховатости подложки на потери в проводниках микрополосковой линии объясняется тем, что внутренняя поверхность проводника, обращенная к заземленному основанию, практически повторяет рельеф подложки. Ток, свощентрированный в основном у внутренней стороны проводника, отележи-вает все неровнцсти подложки и испытывает большее сапротивление по срав-

неняю со случаем гладкой поверхности. Следовательно, чем грубее поверхность, тем длиннее путь тока и больше потери.

Потери линии с шероховатой подложкой по сравнению с потерями в линии на идеально гладкой поверхности подложки возрастают .почти в два раза при чистоте поверхности по 8 классу и примерно на 1 % при чистоте по 13 кла1ссу. С увеличением частоты (укорочением длины волны) глубина скин-слоя бс становится меньше и, следовательно, шероховатость .поверхности в большей степени сказывается на величине .потерь.

При .изготовлении тонкопленочных конденсаторов на шероховатой подложке может произойти короткое замыкание обкладок или пробой диэлектрика-. Шероховатость подложки оказывает вл-иян-ие и на качество резисторов. Чем грубее поверхность подложки, тем больше удельн.ое соп.ротивлекие резисторов, хуже стабильность в .процессе термостарения и больше разброс поверхностного сопротивления.

Чистоту поверхности подложки в значительной степени определяет чистота самого материала (количество пр-имесей). Чем .выше чистота .материала, тем более шысокое качество п-ов.ерх-н.ости Можно получить .при шлифовании и тем лучше материал поддается полировке. Более чистые -материалы им-еют более высокую диэлектрическую проницаемость, меньшее процентное содержание нор, большую механическую и пробивную прочность, меньший тангенс угла диэлектрических потерь, лучшую теплапроводность, большее удельное сопротивление, меньший разброс е и tg 6 ют партии к партии.

Подлож1ки мжросхем СВЧ, -как правило, представляют -собой прямоугольные пластиНЫ. Толщины подложек микрополосковых схе.м выбираются равными Л=0,25; 0,5 и 1 мм. Рекомендуемые размеры для подложек шириной а и длиной I: 48 X60,24 X60, 30X 48, 24 X 30, 15Х24, 12X15 мм.

Наибольшее рашространение в ИС СВЧ получили керамические материалы: полик-ор, А-995, ГМ, сапфирит, 22ХС, аз которых на1илучшие характеристики имеет Поликор - П0ликри1сталл№еокий корунд с предельно выоо.кой .пл-отностъю (см. [46, 48]). Великолепный по своим диэлектрическим параметрам сапфир имеет отраниченвое При.меие,ни€ ш-за трудностей -изготовления -подложек и их высокой -стоим-ости. Падложк-и из ферритового материал-а используются для изготовления .невваимных интегральных устройств. Достоинством подлс-жек из кремния является хорошая теплопровод-ность и .постоянство- е <в широком диапазоне частот и .интервале температур.

10.16. модульный принцип конструирования

В радиоэлектр-онной аппаратуре модулем называют типовой функциональный узел для с-борки в общую компоновку, имеющий габаритные и при-соеди-нительные размеры, .обеспечивающие .взаимозаменя.ем-ость .м-одулей данного типа.

Одним ,из основных требований к модулям является их дешевизна, которая может быть достигнута ирн .использовании .одного и того же -модуля в систе.мах различного -назначения и сложности. В этом случае .колич-е1ст©о выпускаемык модулей увеличивается, .а их стоимость п-а-дает. Модульная конструкция обеспечивает достаточную !М1еханическую прочность, электромагнитную экранировку и заЩИту .от воздей-ствия окружающей среды.

Конструктору необходимо решить проблему секционирования модуля, определить, сколько функций должна выполнять каждая секция модуля. Секция