ЧАСТОТНО-ПЕРЕСТРАИВАМЫЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВЧ КОМПОНЕНТЫ, ИНТЕГРИРОВАННЫЕ С БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИМ ПЬЕЗОАКТЮАТОРОМ

June 24, 2012 by admin Комментировать »

Ю. М. Поплавко, Ю. В. Прокопенко, В. А. Казмиренко Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт» Просп. Победы, 37, Киев 03056

Тел. +38 044 411 3905, Факс: +38 044 236 5932 e-mail: poplavkotcbjeee. ora М. Джонг и С. Бэк Научно-технический университет Поханг, Корея

Аннотация Высокодобротные перестраиваемые диэлектрические резонаторы (ДР) и фильтры на их основе, а также полосковые фазовращатели СВЧ сконструированы на базе многослойных диэлектрических структур, эффективная диэлектрическая проницаемость sef которых управляется пьезоактюатором. Впервые предложены гибридные фазовращатели для полосковых линий передачи. Полученные СВЧ компоненты характеризуются низкими потерями и не имеют принципиальных ограничений по частоте.

I.  Введение

Как ферритовые фазовращатели, использующие управление магнитной проницаемостью ц, как и р-/-л-диоды с электронным управлением проводимостью с. могут успешно работать на частотах до 20-40 ГГц. Использующие диэлектрическое управление s (Е) пленочные сегнетоэлектрические устройства пока еще несовершенны. Устройства на поверхностных или объемных акустических волнах также имеют ограничение диапазона рабочих частот в области 5-10 ГГц. Таким образом, все известные электронные устройства управления фазой СВЧ имеют недостаточную эффективность при переходе к миллиметровому диапазону волн. Поэтому поиск новых возможностей управления фазой СВЧ является актуальной задачей.

II.  Способ управления фазой СВЧ сигнала

Микрополосковые, копланарные и щелевые линии широко распространены в интегральных микросхемах СВЧ. Помимо преимуществ интегрированности, они также характеризуются широким диапазоном рабочих частот. Поэтому возможность динамического управления фазовыми характеристиками таких линий представляет особенный интерес. В новых конструкциях диэлектрических фазовращателей, также как и в сегнетоэлектрических, осуществляется управление параметром s(Е). Но теперь это эффективная 8эф, которая во много раз меньше, чем s сегнетоэлектриков, что облегчает согласование устройства. Управляется 8эф путем изменения свойств многослойной диэлектрической структуры с помощью пьезоактюатора.

Способ пьезоуправления свойствами микрополосковой линии описанный ранее в [2], не является оптимальным. Это объясняется тем, что электромагнитное поле микрополосковой (копланарной) линии сконцентрировано преимущественно в межэлектродном пространстве и поэтому слабо возмущается подвижным диэлектриком, рис. 3(a). Очевидно, что более сильное управление может быть достигнуто и при малых зазорах благодаря более сильному возмущению электромагнитного поля.

В данной работе предлагается получать сильные возмущения электромагнитного поля путем введения на пути силовых линий электрического поля неоднородности в виде управляемого воздушного зазора. Расчет показывает, что таким образом можно улучшить электромеханическую управляемость почти в три раза. Кроме того, существует сильная зависимость характеристик линии от величины

диэлектрической проницаемости подвижного диэлектрика. Эти расчеты подтверждены экспериментально.

Таким образом, эффективность управления фазовыми свойствами линии передачи можно существенно повысить как за счет повышения диэлектрической проницаемости подвижного диэлектрика, так и с помощью введения «отрывающихся» от подложки электродов. Низкие значения вносимых потерь до миллиметровых волн включительно получены за счет использования высокодобротной СВЧ керамики. Расчет характеристик проведен методом конечных элементов для частоты 10 ГГц. Эксперимент проведен на панорамных анализаторах сетей.

Отличительной чертой предложенного способа управления является низкий уровень вносимых потерь, которые преимущественно обусловлены потерями в диэлектрических слоях и могут быть весьма малыми при использовании высокодобротных СВЧ материалов.

Предлагаемый здесь способ управления ранее был использован нами для изменения резонансной частоты составного диэлектрического резонатора [4], а также для создания волноводного диэлектрического фазовращателя с пьезоуправлением [5].

Аннотация Представлены конструкция и экспериментальные характеристики СВЧ фазовращателя (ФВ) на основе волноводно-щелевой линии (ВЩЛ), содержащей плёнку сегнетоэлектрика (СЭ). Перестройка фазы сигнала происходит за счёт изменения диэлектрической проницаемости СЭ плёнки при подаче управляющего напряжения. В рабочей полосе частот (27-^31 ГГц) ФВ обеспечивал непрерывное изменение фазы сигнала на 360°. Параметр качества ФВ составляет 57 град/дБ.

I.  Введение

Интерес к перестраиваемым СВЧ устройствам на основе СЭ обусловлен следующими особенностями этих материалов: высокое быстродействие, возможность работы при повышенных уровнях СВЧ мощности, низкий уровень энергопотребления, низкая стоимость [1, 2].

В работе приведены конструкция и экспериментальные характеристики 30 ГГц ФВ на основе плёнок (Ba,Sr)Ti03.

II.  Основная часть

Величина фазового сдвига в линии ФВ определяется следующим выражением:

Рис. 4. Характеристики ответвителя Fig. 4. Parameters ofLTCC coupler

В рамках этих работ была выделена и решена самостоятельная задача разработки перехода с симметричной полосковой линии на микрополосковую линию.

IV.  Заключение

Опыт изготовления СВЧ устройств на базе многослойных плат по LTCC-технологии из керамики Green Таре 951 показал принципиальную возможность использования для производства обьемных СВЧ устройств обычного оборудования толстопленочных участков.

Разработка активных устройств на LTCC до настоящего времени не проводилась, но входит в дальнейшие планы по освоению этой перспективной технологии.

DESIGN AND INVESTIGATION OF 3D MICROWAVE DEVICES MANUFACTURED UNDER THE LOW-TEMPERATURE CO-FIRED CERAMIC PROCESS

Zimin R. A., Logvinenko S. D., Kishchinskiy A. A., Krylov В. V., Frolova N. V.

‘CNIRTI’ Federal State-Owned Unitary Enterprise 20 Novaya Basmannaya St., Moscow, Russia, 105066 phone +7 (95) 2639724 e-mail: amplifiers@mail.ru

Abstract This report describes the opportunities presented by the LTCC technology, its implementation and its practical application in the manufacture of 3D microwave devices.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

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