WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

Лебедева Татьяна Андреевна

МИКРОПОЛОСКОВЫЕ СВЧ УСТРОЙСТВА НА

РЕЗОНАНСНЫХ ОТРЕЗКАХ ШТЫРЕВЫХ

ЗАМЕДЛЯЮЩИХ СИСТЕМ

Специальность: 05.12.07

"Антенны, СВЧ устройства и их технологии"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2006 2

Работа выполнена на кафедре «Лазерные и микроволновые информационные системы»

Московского государственного института электроники и математики (Технического университета)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Елизаров Андрей Альбертович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Петров Александр Сергеевич, кандидат физико-математических наук, доцент Байков Андрей Юрьевич Ведущее предприятие – Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН

Защита состоится «_» _ 2006г. в _ часов на заседании Диссертационного Совета Д.212.133.06 Московского государственного института электроники и математики по адресу: 109028, г. Москва, Большой Трехсвятительский пер., 3/12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЭМ Автореферат разослан «» 2006г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета Д.212.133. профессор Грачев Н.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Одним из перспективных направлений развития современной СВЧ-техники является создание новых малогабаритных частотно-селективных устройств и их функциональных элементов – резонаторов, фильтров, направленных ответвителей, делителей мощности, фазовращателей и многих других, разрабатываемых на отрезках полосковых, микрополосковых, щелевых, копланарных и т.п. линий передачи СВЧдиапазона [1- 3].

Применение перечисленных отрезков линий требует значительных площадей подложек для разрабатываемых устройств. Например, на частоте 10 ГГц четверть длины волны на подложке с относительной диэлектрической проницаемостью 12, приблизительно равна 2,5 мм. Понятно, что разместить на площади 1…10 мм несколько отрезков микрополосковой линии такой длины затруднительно. Поэтому, закономерен интерес к замедляющим системам (ЗС), которые позволяют повысить отношение фазовой скорости электромагнитной волны в свободном пространстве к фазовой скорости в электродинамической структуре, или, что эквивалентно, отношение длин волн в тех же средах, до нескольких десятков раз. Такое уменьшение позволяет в несколько раз сократить размеры функциональных элементов СВЧ-устройств и разрабатывать их малогабаритные конструкции [4].

Состояние вопроса Исторически развитие техники и технологии передачи информации с помощью микрополосковых линий началось в конце 40-х начале 50-х г. прошлого века. В результате работ целого ряда отечественных и зарубежных научных школ оказалось, что микрополосковые линии могут найти свою область применения, поскольку по сравнению с волноводными и коаксиальными линиями, им присущи как определенные достоинства (существенно меньшие габариты и вес, возможность с помощью единой технологии нанесения на подложки целых узлов и модулей, дешевизна изготовления и т. п.), так и недостатки (более высокие погонные потери, открытый характер линий и возможность электромагнитных связей между ними, трудности точного расчета и проектирования и др.) [1- 3, 5].

Использование эффекта замедления волны, позволяющего осуществить пространственное разделение областей концентрации энергии электрического и магнитного полей, делает возможным создание малогабаритных СВЧ-устройств на основе периодических последовательных соединений отрезков линий, обладающих разными волновыми сопротивлениями и малыми потерями. Такие устройства, конструктивно выполненные в большинстве случаев на отрезках спиральных ЗС и их модификаций, можно использовать в качестве миниатюрных элементов радио- и микроволновых трактов, малогабаритных устройств электромагнитного нагрева и физиотерапии, первичных преобразователей для измерения физических величин и контроля параметров технологических процессов [6]. Однако применение подобных устройств наиболее эффективно в длинноволновой части сантиметрового диапазона.

На более высоких частотах использование отрезков спиральных ЗС не оправдано из-за сильной дисперсии и значительного роста реактивных потерь [7].

электродинамических структур на резонансных отрезках различных линий передачи позволяет сделать вывод о перспективности дальнейших исследований и разработки частотно-селективных СВЧ-устройств на основе микрополосковых отрезков штыревых ЗС, обладающих возможностью уменьшения геометрических размеров при заданной рабочей частоте и сохранении высокой собственной добротности.

Цель диссертации микрополосковых структурах на резонансных отрезках одиночных и связанных штыревых ЗС для создания функциональных элементов, узлов и модулей, обеспечивающих миниатюризацию частотно-селективных устройств СВЧ-техники.

Для достижения указанной цели необходимо решение следующих задач:

• исследование штыревых электродинамических систем с разделенными в пространстве электрическим и магнитным полями, в том числе, при близком к равномерному распределению для выбранного поля;

электродинамических систем требуемых коэффициентов замедления, затухания и волновых сопротивлений;

• обеспечение условий согласования распространения медленных волн в штыревых электродинамических системах с условиями их распространения в окружающих средах при заданном распределении электромагнитного поля.

Методы исследования электродинамики и теории электромагнитного поля; теории электрических цепей и сигналов; численных методов и компьютерного моделирования; изготовленных экспериментальных макетов и устройств.

подтверждается корректностью используемых и опубликованных математических опубликованными в отечественной и зарубежной печати; результатами компьютерного моделирования, экспериментальных исследований и внедрением разработанных элементов и устройств в производство.

Научная новизна, основные научные положения и результаты На защиту выносятся перечисленные ниже новые результаты, полученные в работе:

1. Методика расчета и компьютерного моделирования микрополосковых СВЧустройств на резонансных отрезках одиночных и связанных штыревых ЗС, основанная на комбинированном использовании приближенно-аналитических (метод многопроводных линий, метод эквивалентных длинных линий) и численных (метод моментов) методов, позволяющая исследовать распределение напряженностей составляющих электромагнитных полей и дисперсионные характеристики таких систем.

2. Исследованные физические и конструктивные особенности микрополосковых СВЧ-устройств на резонансных отрезках одиночных и связанных штыревых ЗС, позволяющие обеспечить:

- уменьшение габаритных размеров устройств прямо пропорциональное величине коэффициента замедления;

- дополнительное увеличение коэффициента замедления за счет использования емкостных связок при противофазном возбуждении копланарных штыревых гребенок.

3. Результаты экспериментальных исследованиий микрополосковых СВЧустройств на отрезках одиночных и связанных штыревых ЗС, подтверждающие результаты аналитического и численного моделирования :

- фильтра низких частот на штыревой гребенке с ломаной планкой, обеспечивающего отсутствие высших полос пропускания (затухание более 25 дБ) и максимальную крутизну АЧХ вблизи частоты отсечки (частота среза на уровне - 3 дБ составляет 1,5 ГГц, а на частоте 1,55 ГГц затухание более 25 дБ);

- АЧХ-корректора на связанных штыревых гребенках для транзисторного СВЧусилителя, обеспечивающего монотонность характеристики с линейным участком и практически постоянным затуханием (– 12) дБ в диапазоне 0,3 – 0,6 ГГц;

резонатора на копланарных штыревых гребенках, обеспечивающего дополнительное увеличение коэффициента замедления при противофазном возбуждении за счет электродинамическую структуру в качестве чувствительного элемента измерительного преобразователя для измерения и контроля зазоров или толщины металлизации на диэлектрических подложках (1…40) мкм при замедлениях (7…12) на подложке размером 100х75 с относительной диэлектрической проницаемостью равной 5.

Указанные выше конструктивные и физические особенности микрополосковых СВЧ устройств на отрезках одиночных и связанных штыревых ЗС и подтверждающие их экспериментальные результаты позволяют использовать такие структуры в качестве частотно-селективных элементов радио- и микроволновых трактов и чувствительных элементов измерительных преобразователей.

Апробация работы докладывались и обсуждались на 8 российских и зарубежных конференциях, школахсеминарах и симпозиумах:

• Конференции молодых специалистов «Пульсар-2002», Москва, 2002. Доклад:

«Разработка пассивных устройств твердотельной электроники на связанных замедляющих системах»;

• LVIII Научной сессии, посвященной Дню радио, Москва, 2003. Доклад:

«Компьютерное моделирование радио- и микроволновых излучателей на радиальных замедляющих системах»;

• LVIII Научной сессии, посвященной Дню радио, Москва, 2003. Доклад:

«Пассивные устройства твердотельной СВЧ электроники на связанных замедляющих системах»;

• IV Межвузовской научной школе молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине», Москва, 2003. Доклад: «Применение связанных замедляющих систем для пассивных элементов СВЧ трактов и устройств твердотельной электроники»;

• LX Научной сессии, посвященной Дню радио, Москва, 2005. Доклад:

«Исследование микрополосковых фильтров низких частот на отрезках штыревых замедляющих систем»;

информатика, естествознание в экономике и в обществе», Москва, 2005. Доклад:

«Программный продукт для проведения лабораторных работ по расчету микрополосковых устройств СВЧ»;

• Конференции молодых специалистов «Пульсар-2005», Москва, 2005. Доклад:

«Микрополосковые СВЧ устройства на резонансных отрезках штыревых замедляющих систем»;.

• LXI Научной сессии, посвященной Дню радио, Москва, 2006. Доклад:

«Компьютерное моделирование микрополосковых частотно-селективных устройств на отрезках штыревых замедляющих систем»;

Практическая ценность и внедрение результатов Основные результаты диссертации получены при выполнении научноисследовательских и инициативных работ, выполненных в МГИЭМ при участии автора за период 2001-2005 гг.

Научные и практические результаты работы используются в ФГУП НПП «Пульсар»; в учебном процессе МГИЭМ при подготовке инженеров по специальности "Электронные приборы и устройства".

Использование результатов подтверждено соответствующими актами и заключениями.

Публикации По материалам диссертации опубликовано 14 работ, включая 10 статей в российских журналах и трудах российских и международных конференций, 2 патента РФ на полезную модель, 1 свидетельство РФ об официальной регистрации программ для ЭВМ, 1 учебно-методическое пособие.

Структура диссертации Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложения. Общий объем диссертации составляет страниц, включая 77 рисунков и 2 таблицы, библиографический список из отечественных и зарубежных источников на 10 страницах, приложения с актами использования результатов на 2 страницах.

Во введении к диссертации обоснована ее актуальность, рассмотрено состояние вопроса, сформулированы цели, задачи и методы исследований, научная новизна, основные положения, выносимые на защиту, вопросы практической ценности, внедрения результатов, апробации и публикаций. Приводится краткое содержание каждой из глав.

В первой главе «Анализ методов расчета, проектирования и конструктивнотехнологических особенностей микрополосковых СВЧ устройств на резонансных отрезках штыревых ЗС» проведен обзор современного состояния и перспектив применения частотно-селективных СВЧ устройств и их функциональных элементов на отрезках микрополосковых линий и ЗС. Рассмотрены физические и конструктивные особенности таких структур, показаны возможности их дальнейшего развития. Сделан вывод об актуальности поставленной научной задачи.

На основе выполненного обзора показано, что применение СВЧ устройств на основе использования отрезков спиральных ЗС наиболее эффективно в длинноволновой части сантиметрового диапазона. На более высоких частотах их использование затруднено из-за сильной дисперсии и значительного роста реактивных потерь. В этом случае наиболее перспективным является создание микрополосковых СВЧ устройств на основе неоднородных отрезков одиночных и связанных штыревых ЗС, отличающихся малыми габаритными размерами по сравнению с длиной волны возбуждения и высокой собственной добротностью.

Проанализированы аналитические и численные методы расчета и особенности конструктивно-технологического выполнения СВЧ устройств на неоднородных резонансных отрезках микрополосковых линий. Показано, что их выбор определяется физическими и конструктивными особенностями конкретной электродинамической структуры, представляемой в виде комбинации неоднородностей.

Во второй главе "Аналитический расчет микрополосковых СВЧ устройств на резонансных отрезках штыревых ЗС комбинированным методом многопроводных и эквивалентных длинных линий" предложен приближенноаналитический метод расчета, являющийся комбинацией метода многопроводных линий и метода эквивалентных длинных линий.

Используемый ранее для расчета штыревых ЗС метод многопроводных линий практически не пригоден для анализа микрополосковой гребенчатой структуры, поскольку в этом случае нагрузка на концах штырей оказывается неоднозначной.

Кроме того, удобный при расчетах на относительно высоких частотах, когда сдвиг фазы поля между соседними штырями достаточно велик, метод многопроводных линий оказывается слишком сложным на относительно низких частотах, когда приходится учитывать взаимное влияние большого количества штырей.

Метод эквивалентных длинных линий основан на замене реальной структуры импедансной поверхностью. Это позволяет воспользоваться вместо волновой проводимости одного штыря проводимостью в направлении поперечной координаты, рассчитанной на единичной длине системы. Замена основана на рассмотрении картины силовых линий электрического поля в продольном сечении. При этом упрощается картина поля, что, в свою очередь, позволяет уточнить электрическую схему эквивалентной линии. Пользуясь тем, что часть силовых линий электрического поля волны заканчивается на экране, а часть возвращается на импедансную поверхность (рис.1), эквивалентная емкость может быть представлена в виде суммы емкостей, каждая из которых обратно пропорциональна проходящим через них токам смещения.

Рис. 1. Распределение напряжённости электрического поля волны в продольном сечении Эквивалентная погонная индуктивность складывается из индуктивностей основания гребенки и планки, а также погонной индуктивности импедансной поверхности, образованной штырями. Нагрузка на концах штырей, соединенных основанием гребенки, предполагается близкой к нулю (равной индуктивности основания).

В результате применения такого комбинированного метода для штыревой гребенки с емкостной планкой (рис.2) получено дисперсионное уравнение где C= ln - коэффициенты, W – ширина основания гребенки, равная ширине планки, Н - длина штырей, b – расстояние между гребенкой и планкой, р – ширина штырей, Т – период расположения штырей. Изначально предполагалось, что Рис.2. Штыревая гребенка с планкой и заменяющая ее эквивалентная длинная линия.

Здесь С1 и L1 – эквивалентные погонные емкость и индуктивность гребенки, С’- эквивалентная емкость между основанием гребенки и планкой, L’- погонная индуктивность импедансной поверхности, образованной штырями.

Из полученного дисперсионного уравнения (1) видно, что на относительно низких частотах, когда приближенный вид для рассматриваемой системы является следующее неравенство Рис. 3. Расчетные и экспериментальные зависимости замедления n от параметра Нк для штыревой гребенки с планкой. Кривая 1 – С=15, B=4tgHk, Кривая 2 – С=95, B=2tgHk На рис. 3 приведены результаты расчёта коэффициента замедления n, полученные с помощью уравнения (1) для различных значений Н/W и W/p и отношения р/Т равного 0,5. Здесь же показаны экспериментальные точки, полученные на макетах со следующими размерами: Н = 45 мм, W = 10 и 5 мм, b = 0,3 мм, р = 5 мм, Т = 10 мм.

штыревых гребенок (рис.4), с той лишь разницей, что емкость между штырями представлена в виде двух идентичных емкостей С1 и С2, разделенных индуктивностями L1 каждого из штырей.

Рис.4. Связанные штыревые гребенки и заменяющая их эквивалентная длинная линия.

Дисперсионное уравнение рассматриваемых связанных штыревых гребенок отличается от уравнения (1) только коэффициентами В и С, приобретающими в этом случае вид Результаты решения уравнения (1) с учетом формул (3), полученных для коэффициентов В и С, которые считались равными 14 и 160, приведены на рис. также в виде зависимостей замедления n от пропорционального частоте параметра Hk.

Здесь же приведены результаты измерений замедления волны в гребёнках, нанесённых на противоположных сторонах диэлектрической пластины. Диэлектрическая проницаемость материала пластины равна 7, Н = 48 мм, W = 2 мм, b = 2 мм, р/Т = 0,75.

При расчёте значение b выбиралось с учётом эффективной диэлектрической проницаемости материала пластины, то есть равным 0,75.

Рис. 5. Расчётная зависимость замедления n от параметра Hk для связанных штыревых гребенок.

В третьей главе "Компьютерное моделирование микрополосковых СВЧ устройств на резонансных отрезках одиночных и связанных штыревых замедляющих систем" рассмотрены особенности численного моделирования электродинамических структур с помощью программы AWR Design Environment, основанной на методе моментов.

Решение электродинамической задачи в этой программе проводится для трехмерного устройства, находящегося в прямоугольном корпусе, с идеально проводящими стенками, заполненном планарными слоистыми средами (рис.6).

Рис. 6. Модель СВЧ-устройства в программе AWR в виде многослойной среды, содержащей Модуль электромагнитного расчета EMSight разбивает структуру на базисные треугольные функции, геометрия которых согласована с узлами однородной прямоугольной сетки и позволяет получить обобщенную форму интегрального уравнения электрического поля для неизвестного тока. Используемый метод моментов, являющийся сочетанием треугольных базисных функций и метода Галеркина, преобразует интегральное уравнение в систему алгебраических уравнений, которая решается численно. Матрица моментов формируется на основании комбинации базисных и весовых функций. Размер задачи, которая может быть решена EMSight, определяется только общим объемом физической памяти компьютера, доступной для хранения матрицы моментов.

С использованием программы AWR Design Environment проведено моделирование фильтра низких частот (ФНЧ) на штыревой гребенке с ломаной планкой. Для электромагнитного расчета была создана структура, расположенная в двух слоях (рис.7). Слой 1 – воздух, высотой 10мм. Такая высота была выбрана для исключения влияния металлической крышки. Слой 2 – гетинакс толщиной 1 мм, с диэлектрической проницаемостью 5, без учета диэлектрических потерь, что позволило существенно сократить время расчета.

Рис.7. Модель структуры ФНЧ на штыревой гребенке с ломаной планкой в программе AWR.

Структура фильтра низких частот была расположена во втором слое. При первоначальном расчете она была разбита на 72 ячейки по вертикали и горизонтали (рис.8). Размер ячейки получился 0,5*0,5 мм. После этого, с учетом плотности тока было проведено последующее разбиение на ячейки для расчета. В областях с высокой плотностью тока размер ячейки соответствовал заданному, в областях с низкой плотностью тока размер расчетной ячейки был больше.

Рис.8. Топология ФНЧ и ее разбиение на ячейки для моделирования.

Результаты моделирования ФНЧ на штыревой гребенке с ломаной планкой в виде зависимостей амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) от расстояния от штырей до планки и от количества согласующих штырей представлены на рис. 9, 10.

Рис.9. АЧХ ФНЧ в зависимости от расстояния от согласующих штырей.

штырей до ломаной планки.

Далее проведено моделирование АЧХ корректора, представляющего собой две связанные штыревые гребенки, расположенные на двух сторонах платы из стеклотекстолита (рис.11). Относительно друг друга гребенки расположены зеркально.

Рис. 11. 3D- вид АЧХ корректора на связанных штыревых гребенках.

Для моделирования такой структуры в AWR Design Environment было необходимо использовать три слоя. Слой 1 представлял собой воздух (=1) толщиной 10мм. Слой - стеклотекстолит толщиной 1 мм. В слое 2 находилась верхняя сторона платы, затем слой диэлектрика, в слое 3 – нижняя сторона платы. В качестве диэлектрического заполнения слоя 3 использовался воздух. Это было сделано, чтобы исключить влияние нижней границы металлизации. Результаты численного моделирования представлены на рис.12-13 в виде зависимостей АЧХ от толщины подложки и зависимостей коэффициента передачи от степени аподизации (перекрытия гребенок).

Рис. 12. Зависимости коэффициента передачи АЧХ корректора от толщины подложки.

Также с помощью программы AWR Design Environment было проведено моделирование микрополоскового резонатора на копланарных штыревых гребенках с емкостными связками, который может быть использован как чувствительный элемент измерительного преобразователя для контроля зазоров или толщины металлизации на диэлектрических подложках. По результатам моделирования была создана матрица рассеяния, результаты расчета которой показаны на рис.15. Для моделирования моделировании микрополоскового резонатора было проведено исследование зависимости его амплитудно-частотной характеристики от расстояния между гребенками. При проведении анализа АЧХ микрополоскового резонатора было установлено, что за счет связи между гребенками, а также использования емкостных связок возникают две характеристические частоты, положение которых зависит от расстояния между гребенками.

Рис.15. Топология микрополоскового резонатора на копланарных штыревых гребенках с емкостными микрополосковых СВЧ устройств на резонансных отрезках одиночных и связанных экспериментальные исследования предложенных частотно-селективных СВЧустройств, которые подтвердили ранее полученные теоретические зависимости.

комплексных коэффициентов передачи Р4-37, работающего в поддиапазоне 0, МГц, приведена на рис.16. Макет ФНЧ на гребенке с ломаной планкой включался в схему на проход, что позволило измерить его коэффициент передачи. Измеренные значения модуля коэффициента передачи в полосе рабочих частот, находятся в пределах 0,51,0 дБ, а крутизна спада характеристики составляет более 20дБ/100МГц (рис.17).

Рис. 16. Схема экспериментальной установки на базе панорамного измерителя Р4-37.

Рис. 17. Внешний вид и амплитудно-частотные характеристики макета ФНЧ Макет АЧХ-корректора также включался в схему на проход, с противофазной нагрузкой входа и выхода, что позволило измерить его коэффициент передачи (рис.18).

В качестве фазосдвигающей цепи использовался фазовращатель. Измеренная ширина рабочей полосы частот корректора составила 1 ГГц. Потери в полосе пропускания не более 10дБ.

Рис.18. Схема включения АЧХ корректора, и его амплитудно-частотные характеристики.

штыревых гребенках с емкостными связками изготовлен на основе двух пластин из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5мм (рис. 19). Ширина р штырей и полосок – 5 мм, период Т их расположения – 10 мм, ширина W основания гребёнок – 5 мм, длина Н (гребешок плюс основание) – 46 мм, расстояние между гребёнками – 3 мм, длина емкостных связок – 100мм, общая длина структуры - 75мм, относительное значение диэлектрической проницаемости материала пластин - 5.

Рис. 19. Экспериментальный макет резонатора на копланарных штыревых гребенках Дисперсионные характеристики, измеренные на описанном макете при различных зазорах между гребёнками и полосками, представлены в виде зависимостей замедления n от параметра Нk на pис.20. Полученные кривые характеризуют влияние емкостной связи между гребёнками на величину коэффициента замедления. Изменение зазора b между полосками и гребёнками от 2 мм до расстояния, превышающего зам сопровождается, как это видно из рис.20, существенным уменьшением замедления.

чувствительного элемента для измерения расстояния до металлической поверхности, а также для измерения толщины металлизации на диэлектрической подложке, демонстрируется зависимостями замедления n от величины зазора d между емкостными полосками и металлической пластиной, установленной параллельно гребешкам со стороны полосок (рис.21). Расстояние между емкостными полосками и гребёнками порядка 0,2 мм.

Рис. 20. Экспериментальные зависимости замедления n Рис.21. Экспериментальные зависимости от параметра Hk при различных расстояниях b между гребенками и связками. Кривая 1- b=2мм, кривая 2- (кривая 1), 2-го (кривая 2) и 3-го (кривая 3) b=3мм, кривая 3- b=5мм, кривая 43- b=.

Экспериментальные исследования влияния отношения ширины штырей р к периоду Т показали, что при их изменении от 0,75 до 0,5 и расстоянии между противолежащими штырями 1...2 мм, изменение замедления не превышает 5...10%. Это подтверждает хорошее соответствие результатов теории и эксперимента и указывает на возможность использования при расчётах импедансного приближения, сводящегося к замене реальных штырей импедансной поверхностью.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основным итогом диссертационной работы является решение актуальной задачи, заключающейся в разработке новых микрополосковых СВЧ устройств на основе исследования физических особенностей электродинамических структур на резонансных отрезках одиночных и связанных замедляющих систем. Особенностью полученные теоретические и экспериментальные результаты для решения конкретных научно-практических задач. Основные результаты работы заключаются в следующем:

микрополосковых СВЧ устройств на резонансных отрезках штыревых замедляющих систем, включающий аналитические и численные методы расчета и проектирования, их физические и конструктивно- технологические особенности. На основе анализа установлено, что для практических конструкций микрополосковых СВЧ устройств на резонансных отрезках штыревых замедляющих систем эффективно применение методики комбинированного использования приближенно-аналитических (метод эквивалентных длинных линий, метод многопроводных линий) и численных (метод моментов) методов, позволяющей исследовать распределение напряженностей составляющих электромагнитных полей и дисперсионные характеристики исследуемых структур.

2. Использование последовательных соединений микрополосковых отрезков одиночных и связанных штыревых замедляющих систем с последовательным изменением длины штырей позволяет обеспечить требуемое значение волновых сопротивлений в заданном диапазоне частот, а выбор величин емкостных зазоров и использование емкостных связок при противофазном возбуждении связанных систем – требуемые значения дополнительных коэффициентов замедления и затухания, что позволяет уменьшить габаритные размеры исследуемых электродинамических структур прямо пропорционально величине коэффициента замедления.

3. Использование программных продуктов моделирования микрополосковых СВЧ-устройств, в частности, программы AWR Design Environment, реализующей метод моментов, позволяет исследовать распределение напряженностей составляющих полей (в виде матриц рассеяния) в исследуемых электродинамических системах для различных режимов их возбуждения. На основе результатов моделирования уточнены аналитические расчеты для проектируемых СВЧ устройств на микрополосковых отрезках штыревых замедляющих систем.

4. Предложены, теоретически обоснованы и экспериментально исследованы микрополосковые СВЧ устройства на резонансных отрезках одиночных и связанных штыревых замедляющих систем. В результате экспериментальных исследований подтверждена возможность реализации с помощью штыревых микрополосковых структур требуемых значений коэффициентов замедления и затухания, обеспечивающие возможность их миниатюризации и многофункционального использования.

Теоретические и экспериментальные результаты работы нашли практическое применение при проектировании:

- фильтра низких частот на штыревой гребенке с ломаной планкой, обеспечивающего отсутствие высших полос пропускания (затухание более 25 дБ) и максимальную крутизну АЧХ вблизи частоты отсечки (частота среза на уровне - 3 дБ составляет 1,5 ГГц, а на частоте 1,55 ГГц затухание более 25 дБ);

- АЧХ-корректора на связанных штыревых гребенках для транзисторного СВЧ-усилителя, обеспечивающего монотонность характеристики с линейным участком и практически постоянным затуханием (– 12) дБ в диапазоне 0,3 – 0,6 ГГц;

- микрополоскового резонатора на копланарных штыревых гребенках, используемого в качестве чувствительного элемента измерительного преобразователя для измерения и контроля зазоров или толщины металлизации на диэлектрических подложках (1…40) мкм при замедлениях (7…12) на подложке размером 100х75 с относительной диэлектрической проницаемостью равной 5.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Пчельников Ю.Н., Елизаров А.А., Лебедева Т.А., Титов А.П. Компьютерное моделирование радио- и микроволновых излучателей на радиальных замедляющих системах // Труды LVIII Научной сессии, посвященной Дню радио. - Москва, 2003. – Т.

2. - С.7-9.

2. Елизаров А.А., Лебедева Т.А., Титов А.П. Радиальные замедляющие системы и их применение в технике СВЧ // Учебное пособие. – М.: МГИЭМ, 2004. – 60 С.

дисперсионных характеристик радиальных резонаторов на связанных спиралях Архимеда // Измерительная техника. 2003. - № 6. – С. 64-66.

твердотельной электроники // Труды IV Межвузовской научной школы молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине». - Москва, 2003. - С. 68-72.

5. Пчельников Ю.Н., Елизаров А.А., Лебедева Т.А., Титов А.П. Пассивные устройства твердотельной СВЧ электроники на связанных замедляющих системах // Труды LVIII Научной сессии, посвященной Дню радио. - Москва, 2003. – Т. 2. - С.5-7.

6. Лебедева Т.А. Разработка пассивных устройств твердотельной электроники на связанных замедляющих системах // Труды конференции молодых специалистов «Пульсар-2002». – Москва, 2002. - С.23-24.

7. Пчельников Ю.Н., Елизаров А.А., Лебедева Т.А., Титов А.П. Исследование микрополосковых фильтров низких частот на отрезках штыревых замедляющих систем // Труды LX Научной сессии, посвященной Дню радио. - Москва, 17-19 мая 2005.- Т.2.

– С.175-177.

8. Елизаров А.А., Заитов М.Р., Лебедева Т.А., Кухаренко А.С., Ратаев П.Ю..

Компьютерное моделирование микрополосковых частотно-селективных устройств на посвященной Дню радио. - Москва, 17-18 мая 2006.- С.312-314.

9. Лебедева Т.А., Назаров И.В., Потапова Т.А., Ковальский Д.С. Программный продукт для проведения лабораторных работ по расчету микрополосковых устройств СВЧ // Труды Международной научно-практической конференции «Математика, информатика, естествознание в экономике и в обществе». – Москва, 2005. – С.24- микрополоскового чувствительного элемента на копланарных штыревых гребенках с емкостными связками // Измерительная техника. 2005. - № 12. – С. 50-52.

11. Патент РФ на полезную модель № 46389, МПК Н 01 Р 1/205. Микрополосковый фильтр низких частот на штыревой гребенке // Елизаров А.А., Лебедева Т.А.

Приоритет от 16.12.2004. Опубл. в БИ № 18, 2005.

12. Свидетельство РФ №2005613154 об официальной регистрации программы для ЭВМ «Учебно-исследовательский комплекс «Моделирование микрополосковых устройств СВЧ»» // Ковальский Д.С., Лебедева Т.А., Назаров И.В., Потапова Т.А.

Приоритет от 06.12.2005 г..

13. Лебедева Т.А., Кухаренко А.С., Ратаев П.Ю. Микрополосковые СВЧ устройства на резонансных отрезках штыревых замедляющих систем // Конференция молодых специалистов «Пульсар-2005», С.41- 14. Патент РФ на полезную модель № 51292, МПК Н 01 Р 1/205. Микрополосковый амплитудно-частотный корректор на связанных штыревых гребенках // Елизаров А.А., Лебедева Т.А. Приоритет от 21.06.2005. Опубл. в БИ № 03, 2006.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1*. Гвоздев В.И., Нефедов Е.И. Объемные интегральные схемы СВЧ. - М.: Наука, 1985.

2*. Нефедов Е.И., Фиалковский А.Т. Полосковые линии передачи (электродинамические основы автоматизированного проектирования ИС СВЧ).- М.: Наука, 1980.

3*. Неганов В.А., Нефедов Е.И., Яровой Г.П. Современные методы проектирования линий передачи и резонаторов сверх- и крайневысоких частот. – М.: Педагогика-Пресс, 1998.

4*. Lee T.H. The Design of CMOS Radio-Frequency Integrated Circuits. 1st ed. Cambridge, U.K.: Cambridge Univ. Press, 1998.

5*. Gupta K.C., Garg R., Bahl I., and Brahtia P. Microstriplines and Slotlines. 2nd ed. Norwood, MA: Artech House, 1996.

6*. Елизаров А.А., Пчельников Ю.Н. Радиоволновые элементы технологических приборов и устройств с использованием электродинамических замедляющих систем. - М.: Радио и связь, 2002.

7*. Елизаров А.А., Титов А.П. Современное состояние и перспективы применения радио- и микроволновых резонаторов квазистационарного типа // Метрология, 2003. - № 4. – С.34-44.



 


Похожие работы:

«МИЛЮТИН Данила Святославович УДК 621.391 ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ СПУТНИКОВОЙ РАДИОНАВИГАЦИИ В УСЛОВИЯХ МНОГОЛУЧЁВОСТИ Специальность 05.12.14 - радиолокация и радионавигация Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель д.т.н., профессор М. И. Жодзишский Москва, 2010 Работа выполнена на кафедре 402 Радиосистемы управления и передачи информации Московского авиационного института (государственного технического университета)...»

«Смирнов Алексей Витальевич МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ УВЕЛИЧЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В AD HOC СЕТЯХ С ВЫСОКОСКОРОСТНЫМИ ОБЪЕКТАМИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ НАПРАВЛЕННЫХ АНТЕНН 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва, 2011 Диссертационная работа выполнена на кафедре телекоммуникационных систем Национального исследовательского университета МИЭТ Научный руководитель доктор...»

«Экз. № Янчук Евгений Евгеньевич СОЗДАНИЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ КАНАЛООБРАЗОВАНИЯ ДЛЯ ОКОНЕЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ СТАНЦИЙ И СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ДОСТОВЕРНОСТИ МАГИСТРАЛЬНОЙ ТЕЛЕСИГНАЛИЗАЦИИ И ТЕЛЕУПРАВЛЕНИЯ Специальность 05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций...»

«Колояров Игорь Анатольевич РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИЙ НАСТРОЙКИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ АНТЕНН ДИАПАЗОНОВ ВЧ – УВЧ, РАЗМЕЩАЕМЫХ В УКРЫТИЯХ Специальность 05.12.07 Антенны, СВЧ-устройства и их технологии Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Самара – 2011 Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном бюджетном учреждении высшего профессионального образования Поволжский государственный университет...»

«Бражников Вячеслав Анатольевич РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФИДЕРНЫХ УСТРОЙСТВ ДКМВ ДИАПАЗОНА С УЧЕТОМ КВАЗИРАСПРЕДЕЛЕННОГО ХАРАКТЕРА ИХ ЭЛЕМЕНТОВ Специальность 05.12.07 Антенны, СВЧ-устройства и их технологии Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Самара – 2011 Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном бюджетном учреждении высшего профессионального образования Поволжский государственный университет...»

«СПИРИНА ЕЛЕНА АЛЕКСАНДРОВНА ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЕТЕЙ ТЕЛЕВИЗИОННОГО И ЗВУКОВОГО ВЕЩАНИЯ НА ОСНОВЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ И ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Специальность 05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Казань - 2003 Работа выполнена в Казанском государственном техническом университете им. А.Н. Туполева Научный руководитель : кандидат технических наук, профессор Щербаков Г.И....»

«Чижов Александр Иванович АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАСЧЁТА И СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА СВЧ УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ 05.12.07 – Антенны, СВЧ-устройства и их технологии Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук Нижний Новгород – 2011 Работа выполнена на Научно-производственном предприятии Салют-27 Научный консультант : доктор физико-математических наук, профессор Раевский Алексей Сергеевич Официальные оппоненты : доктор физико-математических...»

«Смирнов Александр Сергеевич МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ЦИФРОВЫХ РАДИОЛИНИЙ СВЯЗИ Специальность: 05.12.13 — Системы, сети и устройства телекоммуникаций Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2009 Работа выполнена на кафедре Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы Московского государственного института электроники и математики (технического университета) доктор технических наук, профессор...»

«Xвaлин Aлeкcандp Львoвич Aнaлиз и cинтeз интeгpaльныx мaгнитоупpaвляемыx рaдиoтeхничecкиx устpoйств нa фeppитoвыx peзoнaтopax 05.12.04 Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Самара – 2014 Работа выполнена в ОАО Институт критических технологий, г.Саратов Официальные оппоненты : Ильин Евгений Михайлович, д.ф.-м.н., ведущий аналитик Инновационного технологического центра КНП МГТУ им....»

«Бакеев Владимир Борисович СОЗДАНИЕ МЕТОДИК И ОСНОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСОВ ОБОРУДОВАНИЯ КОНФИДЕНЦИАЛЬНЫХ КОРПОРАТИВНЫХ СИСТЕМ ТОННЕЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ Специальность 05.12.13 Системы, сети и устройства телекоммуникаций Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Самара – 2009 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики...»

«ТИМАШЕВА Татьяна Геннадьевна ЭФФЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ МИЛЛИМЕТРОВЫХ СИГНАЛОВ, ОТРАЖЕННЫХ ОТ ОБЪЕКТА СО СЛОЖНЫМ ХАРАКТЕРОМ ДВИЖЕНИЯ Специальность 05.12.04 – Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2014 Работа выполнена на кафедре Радиоприемных устройств ФГБОУ ВПО НИУ МЭИ доктор технических наук, профессор Научный руководитель : ГРЕБЕНКО Юрий Александрович ХРИСТОФОРОВ...»

«Дорофеев Сергей Юрьевич СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СОГЛАСУЮЩЕКОРРЕКТИРУЮЩИХ ЦЕПЕЙ СВЧ УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ МОРФОЛОГИЧЕСКОГО И-ИЛИ ДЕРЕВА И ГЕНЕТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА Специальность 05.12.07 – Антенны, СВЧ устройства и их технологии Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Томск Работа выполнена на кафедре Компьютерных систем в управлении и...»

«Бабак Леонид Иванович ТЕОРИЯ, МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СИНТЕЗА СВЧ ТРАНЗИСТОРНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ДЕКОМПОЗИЦИОННОГО ПОДХОДА Специальность 05.12.07 – Антенны, СВЧ устройства и их технологии Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Томск 2011 2 Работа выполнена в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)....»

«Политов Сергей Иванович Современный международный терроризм как угроза национальной безопасности России Специальность 23.00.02: политические институты, этнополитическая конфликтология, национальные и политические процессы и технологии Автореферат Диссертации на соискание ученой степени кандидата политических наук Москва – 2007 2 Работа выполнена в Институте социально-политических исследований РАН Научный...»

«Карякин Дмитрий Владимирович ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ ПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ СРЕДЫ ВИЗУАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ Специальность 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Самара – 2009 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Поволжский государственный...»

«Мартьянов Павел Сергеевич СИНТЕЗ АНАЛОГОВЫХ ФИЛЬТРОВ НА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЗВЕНЬЯХ ДЛЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ Специальность 05.12.04 – Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2010 Работа выполнена на кафедре радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы Государственного образовательного учреждения Московский институт электроники и математики (МИЭМ) Научный...»

«Балобанов Андрей Владимирович РАЗРАБОТКА ЦИФРОВЫХ МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛОВ ИЗОБРАЖЕНИЙ В СИСТЕМАХ ТЕЛЕВИДЕНИЯ Специальность 05.12.04 – Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2012 Работа выполнена на кафедре телевидения им. С.И. Катаева Федерального государственного образовательного бюджетного учреждения высшего профессионального образования...»

«Удалов Василий Николаевич Высокочастотные коммутационные устройства с повышенным быстродействием Специальность: 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения 05.12.07 – Антенны, СВЧ устройства и их технологии Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2011 г. 2 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Новосибирский государственный технический...»

«БУШМЕЛЕВА Кия Иннокентьевна СИСТЕМА МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ГАЗОТРАНСПОРТНЫХ СЕТЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТРАНКИНГОВЫХ СРЕДСТВ СВЯЗИ Специальность: 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Москва - 2011 -2 Работа выполнена на кафедре Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы Московского государственного института электроники и математики (технический университет) Научный...»

«Хачатурян Алёна Борисовна СИНТЕЗ СПЕКТРАЛЬНО-ЭФФЕКТИВНЫХ СИГНАЛОВ ДЛЯ НАВИГАЦИОННЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ Специальность: 05.12.14 – Радиолокация и радионавигация АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург – 2014 2 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет ЛЭТИ им. В.И....»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.