РАСЧЕТ ЭМПЛ С РАЗЛИЧНОМ КОНФИГУРАЦИЕЙ РЕЗИСТИВНЫХ ПЛЕНОК В ПОДЛОЖКЕ

March 30, 2012 by admin Комментировать »

Майстренко В. К., Рад ионов А. А., Светлов С. Н.

Нижегородский государственный технический университет ул. Минина, 24, Нижний Новгород – 603006, Россия e-mail: svetlovsn@mail.ru

Аннотация – В докладе описывается постановка задачи

В докладе излагается метод подавления волн высшего типа [1], основанный на введении в подложку ЭМПЛ резистивных пленок таким образом, чтобы они оказывали минимальное влияние на основную квази-Т волну. Этот метод подавления волн высшего типа не требует уменьшения геометрических размеров экрана ЭМПЛ. Описывается алгоритм расчета S- параметров ЭМПЛ с различными конфигурациями резистивных пленок в подложке, составленный с использованием строгих электродинамических методов: метода частичных областей, метода поверхностного тока, аппарата S-матриц. Приводятся численные результаты расчета.

II.  Основная часть

На рис. 1 приводятся различные конфигурации резистивных пленок в двухслойной подложке.

Для расчета обобщенной матрицы рассеяния исследуемой линии используется метод декомпозиции [Сазонов]. Исходная структура разбивается на более простые базовые структуры. В данном случае в качестве базовой структуры берется двойная неоднородность изображенная на рис. 2. В свою очередь, базовая двойная неоднородность разбивается на три области. Каждая из областей является базовым элементом – однородной регулярной линией. Первая и третья области – обычная несимметричная ЭМПЛ (рис. 3), вторая область – ЭМПЛ с резистивной пленкой (рис. 4).

Расчет электродинамических характеристик базовых элементов основан на методе частичных областей с условием Мейкснера [2], учитывающего особенность на ребре проводника, и методе поверхностного тока [3], учитывающего поверхностные токи, возникающие на резистивных пленках. В каждой из частичных областей ЭМПЛ с резистивной пленкой записывается решение уравнения Гельмгольца относительно векторов Герца.

Выражая тангенциальные компоненты электрического и магнитного полей, приравниваем их на границах частичных областей. В результате, с учетом свойства ортогональности собственных функций получаем систему линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) относительно амплитудных коэффициентов разложения. Из условия равенства нулю определителя этой СЛАУ рассчитываются дисперсионные характеристики.

Наличие потерь обусловленных резистивными пленками предполагает поиск дисперсионных характеристик в комплексной области, что существенно усложняет задачу и требует использования метода аргумента [4].

На рис. 5, 6 приводятся дисперсионные характеристики обычной ЭМПЛ и ЭМПЛ с резистивными пленками, соответственно.

Как было сказано выше, базовая двойная неоднородность разбивается на три области. В первой поле записывается в виде суперпозиции падающих волн и волн, отраженных от первой границы. Во второй – в виде суперпозиции прошедших волн и волн, отраженных от второй границы. В третьей – в виде суперпозиции прошедших волн. Приравнивая тангенциальные компоненты полей при z = О и z = h и воспользовавшись свойством ортогональности собственных волн, получаем СЛАУ относительно амплитудных коэффициентов прохождения и отражения. Решая систему при возбуждении неоднородности поочередно квази-Т волной и волнами высшего типа, получаем обобщенную матрицу рассеяния базовой двойной неоднородности.

Воспользовавшись выражениями для каскадного соединения многополюсников [5], рассчитываем обобщенную матрицу рассеяния всей линии. На рис. 7, 8 приводятся численные результаты расчета коэффициентов отражения и прохождения основной волны и первой волны высшего типа для отрезка ЭМПЛ со следующими параметрами: длина, размеры экрана.

III.  Заключение

Анализ полученных результатов позволяет сделать выводы об оптимальных параметрах резистивных пленок, при которых будет максимально проявляться эффект подавления волн высшего типа при незначительном влиянии на основную квази-Т волну.

IV. Список литературы

[1]    Гулин А. И., Майстренко В. К., Раевский С. Б., Радионов А. А., Шишков Г. И. «Микрополосковая линия передачи» Патент № 2024119 РФ/Б.И., 1994,

№ 22, С. 122.

[2]    Майстренко В. К., Радионов А. А., Светлов С. Н.

К вопросу о спектре собственных волн экранированной микрополосковой линии //Антенны, 2004,

№ 1 (80), С. 46-48.

[3]    Веселов Г. И., Раевский С. Б. Слоистые металлодиэлектрические волноводы. М.: – Радио и связь, 1988.

[4]    Малахов В. А., Раевский А. С. Комплексные волны в экранированной микрополосковой линии // Радиотехника и электроника – Т. 44, № 1, 1999.

[5]    Гоигорьев А. Д. Электродинамика и техника СВЧ,

М.: Высшая школа, 1995.

CALCULATION OF SHIELDED MICROSTRIP LINE WITH VARIOUS CONFIGURATION OF RESISTANCE FILMS IN SUBSTRATE

Maistrenko V. K., Radionov A. A., Svetlov S. N. Nizhniy Novgorod State Technical University 24, Minin St., Nizhniy Novgorod – 603006, Russia e-mail: svetlovsn@mail.ru

Abstract – In this paper we describe the statement of the task concerning S-matrix calculation of the shielded microstrip line with resistance films in two layer substrate. The following results are shown.

I. Introduction

The shielded microstrip line (SML) is widely used as a basic waveguide in microwave devices. At the same time the input and output ports are made using coaxial line (CL). It was noted during experiments that increase of losses takes place at the junction of SML and CL into high frequency band when high type mode is propagated.

The new method of suppression for high type waves based on insert of resistant film in substrate was offered to match SML and CL. Resistance films are located into substrate to influence at the main T wave, as it is possible more slightly. In this paper we describe the numerical method of SML S-matrix calculating with various configuration of resistance film in substrate.

II. Main part

Some various configurations of resistance films in two-layer substrate were offered (Fig. 1) [1]. To calculate required difficult directing structures, they are divided into more simple base structures (Fig. 2). Each base structure consists of base lines – ordinary SML (Fig. 3) and SML with resistance films in two-layer substrate (Fig. 4). Each of them is calculated using strict electrodynamics methods, e.g. by means of method of partial regions modified in a view of the condition on the edge and by the method of surface current [2, 3].

Numerical results of base lines’ calculating are shown on Fig. 5 (ordinary SML) and Fig. 6 (SML with resistance films).

Base structure consists of three regions (Fig. 2). The field is presented in the first region as superposition of falling waves and reflected waves. As for the second region, it is presented as superposition of penetrating waves and reflected waves. And in the third regions – as superposition of penetrating waves. The tangential components are equaled on regions’ boundary. Using condition of own mode orthogonality we obtain a system of equations concerning factors of reflection and penetration. As result of the solution of this system the multiwave S-matrix turns out. As well as in [5] we calculate a multiwave S-matrix of cascade connection of multiport devices.

Results of multiwave S-matrix calculation are shown on Fig. 7, 8.

III. Conclusion

Analyzing obtained results we can recommend optimal parameters of SML with resistance films to provide suppressing own high type waves as much as possible at insignificant influence on the main T-wave.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты