ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОПОЛОСКОВЫХ РЕЗОНАТОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ ЗНАЧЕНИЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ В ДЕЦИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ ДЛИН ВОЛН

May 5, 2012 by admin Комментировать »

Шепов В. Н., Лобырин П. В.

Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН Академгородок, Красноярск – 660036, Россия Красноярский государственный технический университет Красноярск – 660074, Россия Тел.: (3912) 494591, e-mail: shepov@iph.krasn.ru

Рис. 1. Численная модель резонатора.

численной модели МПР, показанной на рис. 1. Рассматривалось поведение только одного ПЗ, ближайшего к резонансной частоте ОМК.

Аннотация – Исследовано влияние подключения сосредоточенной емкости (Сх) в пучность высокочастотного электрического поля основной моды колебаний (ОМК) полуволнового микрополоскового резонатора (МПР) и расстояния от конца полоскового проводника до точки емкостного подключения внешних линий передачи (ВЛП) на частоту полюса затухания (ПЗ) на амплитудно-частотной характеристике (АЧХ) МПР вблизи резонансной частоты ОМК. Установлено, что подключение сосредоточенной емкости приближает частоту ПЗ к резонансной частоте ОМК. Показано, что для каждой частоты существует максимально возможное значение Сх, при котором отсутствуют искажения резонансной линии ОМК.

I.  Введение

Для исследования диэлектрической проницаемости (ДП) в дециметровом диапазоне длин волн, когда увеличивается погрешность измерений ДП из-за снижающейся добротности контуров, а измерительные системы с распределенными параметрами (коаксиальные и, тем более, волноводные) еще имеют большие размеры, нашли свое применение измерительные микрополосковые резонаторы (ИМПР). Для измерения ДП в ИМПР используются ИЯ емкостного типа, подключенные, как правило, в пучность высокочастотного электрического поля основной моды колебаний полуволнового МПР (к противоположным концам полоскового проводника).

Для повышения точности измерений малых значений ДП на таких ячейках-резонаторах, естественно необходимо увеличивать начальную емкость ИЯ. Однако при этом на АЧХ ИМПР появляется полюс затухания [1], который может приближаться к резонансной частоте ОМК ИМПР и искажать форму резонансной линии, что не допустимо при применении ИМПР в измерительной аппаратуре.

Целью настоящей работы является установление оптимальных режимов измерений малых значений диэлектрической проницаемости (s<2), т.е. получение максимального смещения резонансной частоты ОМК ИМПР с ИЯ, заполненной измеряемым образцом, относительно ИМПР с воздушным заполнением ИЯ при сохранении симметрии резонансной линии. Для этого проводятся исследования влияния подключения в пучность высокочастотного электрического поля ОМК полуволнового МПР сосредоточенной емкости и расстояния от конца полоскового проводника до точки емкостного подключения ВЛП к МПР на частоту ПЗ, ближайшего к резонансной частоте ОМК МПР.

II.  Основная часть

Исследование влияния подключения к МПР сосредоточенной емкости и расстояния от конца полоскового проводника до точки емкостного подключения ВЛП к МПР на частоту ПЗ проводилось по

Fig. 1. Numerical model of a resonator

Полосковые проводники МПР (А1-А4) рассчитывались как отрезки одиночной (А1, А2 и А4) и связанной (АЗ) микрополосковой линии передачи. Общая длина полосковых проводников резонатора – L. В качестве диэлектрической подложки использовалась керамика поликор с диэлектрической проницаемостью в = 9.6 и толщиной h = 1 mm. Нижняя сторона подложки металлизирована и является экраном. С помощью емкостей С1 и С2 в численной модели учитывались емкости между измерительными пластинами и экраном, которые минимизировались удалением части экрана под контактными площадками измерительных пластин. Штриховой линией показано подключение сосредоточенной емкости (Сх) к противоположным концам полоскового проводника МПР, /

–    расстояние от конца полоскового проводника до точки подключения внешних линий передачи с волновым сопротивлением 50 Ом. Связь МПР с ВЛП регулировалась величиной емкостей связи (Сс).

На рис. 2 приведены рассчитанные зависимости разности частот Fn – F0, от I/L при емкостной связи МПР с ВЛП, где F0 – резонансная частота МПР (F0 настраивалась на 500 МГц и при изменении Сх и / поддерживалась неизменной за счет изменения L), Fn – частота ПЗ. Кривая 1 – в отсутствии емкости Сх,

2  – Сх = 1 пФ, 3 – Сх = 2 пФ, 4 – Сх = 4 пФ, 5 – Сх = 6 пФ. Емкости связи выбирались таким образом, чтобы уровень прямых потерь на резонансной частоте МПР составлял -10 дБ.

Из приведенных на рис. 2 зависимостей видно, что при Сх= 0 (кривая 1) при увеличении значения i/L ПЗ появляется на АЧХ выше резонансной частоты ОМК. При приближении точки емкостного подключения ВЛП к пучности высокочастотного тока соответствующей моды колебаний МПР (при Сх = 0) начинаются искажения резонансной линии данной моды колебаний с дальнейшим ее подавлением. Данный принцип можно использовать при конструировании микрополосковых фильтров с подавлением паразитных полос пропускания [2,3].

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