книги / Микрополосковые излучающие и резонансные устройства

линии. На рис. 81, б показана зависимость внешней добротности емкостного резонатора от отношения е>Кр/<»р при различных значе­ ниях хр> где хр = 1/wpClFi — нормированное емкостное сопротив­ ление зазора в проводнике на резонансной частоте сор. При фикси­ рованном значении хр внешняя добротность резонатора возрастает при увеличении отношения coKp/cop. С другой стороны, Q увеличи­ вается при увеличений хр. Таким образом, для конструирования фильтров с узкими полосами пропускания следует использовать резонаторы, у которых хр и coKp/cop достаточно велики, и наоборот. При больших значениях Q емкостные зазоры должны выполняться с высокой точностью, поскольку даже незначительное изменение хр приводит к существенному изменению добротности.

Взаключение установим связь, существующую между парамет­ рами проходных резонаторов и характеристиками инверторов. Как следует из рис. 81, б, для создания узкополосных фильтров из ем­ костных резонаторов требуются цепи связи с большим хр. Для бо­ лее широкополосных фильтров наоборот. Следовательно, в узко­ полосных фильтрах резонаторы связаны через большие зазоры в проводнике. В этом случае потребуется незначительная коррек­ ция длины резонаторов для формирования инверторов.

Для расчета многорезонаторных фильтров необходимо опреде­ лить параметр крутизны реактанса резонаторов, по формуле (5.14) найти параметры инверторов, а затем откорректировать длину резонаторов.

Вкачестве резонаторов фильтров можно использовать симмет­

ричные неоднородные линии с плавным законом изменения волио-. вого сопротивления, симметричные ступенчатые линии, а также более сложные структуры из отрезков однородных и неоднородных линий. Выбор варианта резонатора определяется требованиями к ха­ рактеристике фильтра и возможностями его технической реализации.

4.М НО ГО СЛ О Й Н Ы Е ФИЛЬТРЫ

Впоследние годы наблюдается тенденция активного использова­ ния объемных (многослойных) интегральных схем (ОИС) СВЧ в радиоэлектронной аппаратуре различного назначения. Примене­ ние многослойных структур из отрезков связанных неоднородных линий открывает перед разработчиками фильтров новые перспек­

тивы. Наиболее удобны для реализации многослойные структуры с элементами, связанными через профилированные диафрагмы. Процесс конструирования многослойных фильтров состоит из не­ скольких этапов. Сначала выбирают резонатор (или элемент филь­ тра), обладающий заданными свойствами, например, обеспечива­ ющий разрядку спектра резонансных частот (или неэквидистантный спектр резонансных частот). Затем по параметрам фильтра-прото­ типа нижних частот и требованиям к фильтру определяют его струк-

Рассмотрим методику рачета полосно-пропускающих фильтров. Пусть Sx = WJZn , <S2 = MYn Wx, где Zn — входное сопротивле­ ние разомкнутого элемента; Yn — входная проводимость корот! о- замкнутого элемента, который используют в качестве резонатора фильтра. Процедура расчета упрощается, если элемент обладает

Рнс. 83. Конструкция полосно-пропускающего фильтра, с полюсами за­ тухания

Рис. 84. Конструкция фильтра нижних частот

симметрией. В этом случае матрица сопротивлений [Z] и матрица проводимостей [Y] многослойной структуры из п элементов, свя­ занных через профилированные диафрагмы, обеспечивающие урав­ новешенную связь, имеют вид

где v — скорость распространения ТЕМ-волн.

/;г2 (toc) = — jSt Ы / V 1 — (wc) ^2

На рис. 82 показаны конструкции и характеристика избиратель­ ности двухзвенного полосно-пропускного фильтра из симметричных экспоненциальных линий, свя­

пускающего фильтра, обеспечивающая полюсы затухания высокого порядка. Центральные резонаторы такого фильтра следует нагру­ зить на разомкнутые отрезки неоднородных линий.

Широко используемые в аппаратуре фильтры нижних частот также можно выполнять в виде многослойной структуры (рис. 84). Они обладают увеличенной полосой заграждения и неэквидистант­ ным расположением участков прозрачности.

Наряду с неоднородными линиями в качестве элементов фильт­ ров применяют структуры в виде наборных ячеек (многокомпонент-

ные элементы). На рис. 85 показаны конструкция и характеристика избирательности двухзвеиного полосно-пропускающего фильтра на симметричных ступенчатых линиях, связанных через диафрагмы.

резки однородных линий, так и неоднородных линий. На рис. 87 показана конструкция фильтра на ячейке Вигнера — Зейтца, со­ стоящей из неоднородных линий.

В рассмотренных фильтрах профилированная диафрагма сохра­ няет свойства резонатора в многослойной структуре. Однако воз­ можен и другой метод конструирования, при котором профилиро­ ванные диафрагмы наделяют избирательную структуру новыми свойствами.

Улучшить характеристику избирательности фильтров можно при использовании многослойных структур, в которых существуют свя­ зи менаду несмежными резонаторами, например при «сгибании» плоскостной цепи, проходящей через различные слои многослойной структуры.

1.Ампттей Н., Галиндо В., By Ч. Теория и анализ фазированных антенных решеток.— М .: Мир, 1974.— 456 с.

2.Бальсевич А. См Гвоздев В. И., Нефедов Е, И. Принципы реализации оп­

тимальных диаграммообразующих матриц СВЧ // Докл. АН СССР.— 1985.—

Т.282, № I.— С. 93—95.

3.Вайнштейн Л. А. Открытые резонаторы и открытые волноводы.— М. :

Сов. радио, 1968.— 400 с.

4. Вайнштейн Л. А. Электромагнитные волны.— М .: Радио и связь, 1988.—

500с.

5. Валиев К. А. Микроэлектроника: Достижения и пути развития.— М. :

Наука, 1986.— 142 с.

6.Воробьева 3. М., Подторжнов О. М. Печатные полосковые антенны. Пат. США, Англии, ФРГ, Франции, Японии // Обзоры по электронной технике. Элект­ роника СВЧ.— 1982.— 902.— С, 1—54.

7.Гвоздев В. И., Нефедов Е. И. Объемные интегральиые схемы СВЧ.— М. Наука, 1982.— 256 с.

8.Гвоздев В. И., Нефедов Е, И. Объемные интегральиые схемы СВЧ — эле­ ментная база аналоговой и цифровой радиоэлектронной аппаратуры.— М. Нау­ ка, 1987.— 112 с.

9. Гвоздев В. И., Нефедов Е. И., Черникова Т, Ю. Волновое сопротивление и скачкообразные неоднородности реберно-диэлектрической линии // Радиотех­ ника.— 1988.— № I.— С. 72.

10.Дифракция волн на решетках I В. П. Шестопалов, Л. Н. Литвиненко,

С.А. Масалов, В. Г. Сологуб,— X. : Вища шк. Изд-во при Харьк. ун-те, 1973.— 288 с.

11.Знаменский А. Е. Предварительный расчет характеристики времени запаздывания и затухания фильтра в полосе пропускания If Радиотехника.— 1977.— № 7,— С. 106-107.

12.Кнсунько Г. В. Электродинамика полых систем.— Л. : Изд-во Воен. Краснознамек. акад. связи, 1949.— 426 с.

13.Козловский В. В., Сошников В. И. Устройства на неоднородных линиях.—

К.: Тэхннка, 1987.— 191 с.

14.Курушин Е. П., Нефедов Е. И. Электродинамика анизотропных волно­ ведущих структур.— М. : Наука, 1982.— 222 о.

15. Литвиненко Л, Н., Просвирнин С. Л. Спектральные операторы рассеяния в задачах дифракции волны на плоских экранах.— К. : Наук, думка, 1984.—

240с.

16.Литвиненко О. Н., Сошников В. И. Колебательные системы из отрезков неоднородных линий.— М. : Сов. радио, 1972.— 144 с.

17.Маттей Г. Л., Янг Л., Джонс Е. М. Т, Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цели связи. В 2 т.— М. : Связь, 1971.— Т. 1.— 440 с.

18.Модель А. М. Фильтры СВЧ в радиорелейных системах.— М. : Связь, 1967.— 352 с.

19. Неганов В. А., Нефедов Е, И. Метод ортогоналнзирующей подстановки в теории экранированных интегральных структур СВЧ // Докл. АН СССР.—

1985.— Т. 284, № 5.— С. 1127— 1131.

20.Нефедов Е. И. Дифракция электромагнитных волн на диэлектрических структурах.— М .: Наука, 1979.— 272 с.

21.Нефедов Е. И. Открытые коаксиальные резонансные структуры,— М .: Наука, 1982,— 220 с.

22.Нефедов Е. И., Нефедов И, Е., Фиалковский А. Т. Открытая на конце МПЛ И Радиотехника и электроника.— 1980,— Т. 25, № 15.— С. 1084— 1087.

23.Нефедов Е. И., Сивов А. Н. Электродинамика периодических структур.—

М.: Наука, 1977,— 208 с,

24. Нефедов Е. И., Фиалковский А. Т. Асимптотическая теория дифракции электромагнитных волн на конечных структурах.— М. : Наука, 1972.— 204 с.

25.Нефедов Е. И., Фиалковский А. Т. Полосковые линии передачи. Электро­ динамические основы автоматизированного проектирования интегральных схем СВЧ.- М. : Наука, 1980.- 312 с.

26.О принципиальной возможности создания эффективных микрополосковых антенн//Е. И. Нефедов, С И. Ребров, И. М. Российский и др/Электронная

техника. Электроника СВЧ.— 1979.— Вып. 5.— С. 81—83.

27.Панченко Б. А.. Нефедов Е. И. Микрополосковые антенны.— М. Радио

исвязь, 1986.— 146 с.

28.Расчет и проектирование полосковых антенн.— Свердловск: Уральский

политех, ин-т, 1982,— 120 с.

29.Техника и технология ИС будущего // ТИИЭР.— 1986.— Т. 74, № 12.—

С.3—222.

30.Уолтер К- Антенны бегущей волны.— М. : Энергия, 1970.— 448 с.

31.Шестопалов В. П. Метод задачи Римана — Гильберта в теории дифракции и распространения электромагнитных волн.— X. Вшца шк. Изд-во при Харьк. ун-те, 1971,— 400 с.

32.Шестопалов В. П. Физические основы миллиметровой и субмиллиметровой техники.— К. : Наук, думка, 1986— 500 с.

33.Электродинамические основы автоматизированного проектирования ин­ тегральных схем СВЧ / Под ред. Е'. И. Нефедова.— М. : Ин-т радиотехники и

35.Alexopoulos N. G., Katehi Р. В., Rutledge D. В. Sudstrate potinisation for integrated circuit antennas 4 IEEE Trans. MTT.— 1983.— 31, N 7.— P. 550— 557.

36.Alexopoulos N. G., Uslenghi P. L. E., Uzunoglu N. K- Microstrip dipoleson

cylindrical structures// Electromagnetics.— 1983.— N 3,— P. 330—337.

37. Ashkenazy I., Shtrikman S., Treves D. Electric surface current model for the analyes of microstrip antennas on cylindrical bodies // IEEE Trans. AP.—

1985.— 33, N 3.— P. 295—300.

38. Bahl I. J., BhartiaP. Mickrostrip antennas.— Mass. Artech House, 1980.—

350p.

39.Bailey M. C. Brod— band half-wave dipole// IEEE Trans. AP.— 1984.—

32, N 4.— P. 410—412.

40. Bailey M. C., Deshpande M. D. Analysis of elliptical and circular microstrip antennas using moment method // IEEE Trans. AP.— 1985.— 33, N 9.—

P.954—959.

41.Bhartia P.f Bahl I. J. Millimeter wave eugineering and applications.—

P.1060— 1061.

44.Carver K. R., Mink J. W. Microstrip antenna technology// IEEE Trans. A P .- 1981.— 29, N 1.— P. 2—24.

45.Chang D. C. Analytical theory of an unloaded rectangular microstrip patch // IEEE Trans. AP.— 1981.— 29, N 1.— P. 54—62.

46.Chew W. C. A broad-band annular-ring microstrip antenna // IEEE Trans. AP.— 1982,— 30, N 5.— P. 918—922.

P.102— 106.

50.Denlinger E. J. A frequency dependent solution for microstrip transmission lines// IEEE Trans. MTT.— 1971.— 19, N 1.— P. 3 0 - 39.

51.Derneryd A. G. Linearly polarized microstrip antennas // IEEE Trans. AP.— 1976.— 24, N 6.— P. 846—851.

52.Dong W. R., Sengupta D. K. A class of broad-band patch microstrip trave­

ling wave antennas// IEEE Trans. AP.— 1984.— 32, N 1.— P. 98— 100.

53.DubostG. Flat radiating dipoles and applications to arrays.— New York : Wiley, 1981.— 103 p.

54.Entshladen H., Nagel U. Microstrip patch array antenna // Electron. Lett.— 1984, — 20, N 22.— P. 931—933.

55.Fonseca S. B. A., Giarola A. J. Analysis of microstrip wraparound antennas using Dyadic Green’s function // IEEE Trans. AP.— 1983.— 31, N 2.— P. 248— 253.

56.Fonseca S. B. A., Giarola A. J. Dyadic Green’s function and their use in the analysis of microstrip antennas // Advances in Electronics and Electron Physics.— 1985. — 65.— P. 1—90.

57.Fonseca S. B. A., Giarola A. J. Microstrip disk antennas. Part 1: Efficiency of space wave launcying. Part 2: The problem of surface wave radiation by dielectric

truncation II IEEE Trans. AP.— 1984.— 32, N 6.— P. 561—567 (Part 1), P 568— 573 (Part 2).

58.Gibson P. J. The Vivaldi aerial // Microwave-79.9-th Eur. Microwave conf., Brighton. London.— 1979.— P. 101— 105.

59.Gupta K. -S., Garg R., Bahl I. J. Microstrip lines and slotlines.— Dedham (Mass, and Artech. Hall), 1979.— 377 p.

60.Hall P. S, New wideband microstrip antenna using log-periodic tecnique // Electron. Lett.— 1980.— 16, N 4.— P. 127— 128.

61.Hoffman M. Distributed line analysis for microstrip antennas // Microwa­ ves.— 1982,— 21, N 3.— P. 71—74.

62.Huang J. Circularly polarised conical patterns from circular microstrip antennas // IEEE Trans. AP.— 1984.— 32, N 9.— P. 991—994.

63.Ito K. Circularly polarized antenna with wide axial-ratio bandwidth using

P.1206— 1212.

66.Krowne С, M. Cylindrical-rectangular microstrip antenna II IEEE Trans. AP.— 1983,— 31, N 1.— P. 194— 199.

67.Kuester E. E., Chang D. C. A geometrical theory for the resonans frequen­

N12.— P. 1375— 1379.

69.Lee K. F., Ho K. Y., Dahele J. Circular-disk microstrip antenna with an air

gap. // IEEElTrans. AP.— 1984.- 32, N 8 . - P. 88Q-684.

70. Lo Y. T., Solomon D., Richards W. F. Theory and experiment on micro

ric cavity antenna,// IEEE Trans, AP,— 1983.— 31, N 3.— P. 406—412,

72.Mailloux R. J., Mcllvenna J. F., Kernwels N. P. Microstrip array tech nology // IEEE Trans. AP.— 1981.— 29, N !.— P. 25-37.

73.McAllister M. W., Long S. A., Conway G. L. Rectangular dielectric resona­ tor antenna// Electron. Lett.— 1983.— 19, N 6.— P. 218—219.

74.Mensel W. A new travelling wave antenna in microstrip // Microwave-78. 8-th Eur conf.— Paris, 1978— P. 302—306.

75.Mosig J. R., Gardioi F. E. A dinamica! model for microstrip structures// Advances in Electronics and Electron Physics.— 1982.— 59.— P. 139—237.

76.Munsoh R. E. Conformal microstrip antennas-and microstrip phased arrays // IEEE Trans. AP.— 1974.— 22, N 1,— P. 74—78.

77.Ng F. L. Tabulation of methods IOF the numerical solution of the hollow waveguide problem II IEEE Trans. МТТ,— 1974.— 22, N 3.— P. 322—329.

78.Oltman H. G., tluebner D. A. Electromagnetically coupled microstrip di­ poles//IEEE Trans. AP.— 1981.— 29, N 1.— P. 151— 157.

79.Perlmutter P., Shtrikman S., Treves D. Electric surface current model for the analysis of microstrip antennas with application to rectangular elements // IEEE Trans. AP.— 1985.— 33, N 3,— P. 301—311.

80.Pozar D. M. Improved computational efficiency for the moment method

87.Sengupta D. L. Transmission line model analysis of rectanglar patch anten­ nas// Electromagnetics.— 1984.— 4, N 4.— P. 355—376.

88.Shafal L.f Sebak A. A. Radiation characteristics of microstrip serpent an­

90.The equilalence of the electric and magnetic surface current approaches in microstrip antenna studies / S. L. Chuang, L. Tsang, J. A. Kong, W. C, Chew II IEEE Trans. AP.— 1980,— 28. N 4.— P. 569—571.

91.The wire grid microstrip antenna R. Conti, J. Toth, T. Dowling, J. Weiss//

IEEE Trans. AP.— 1981.— 29, N l.— P. 157— 166.

92. Uzunoglu N- K., Alexopoulos N- G., Fikloris J. G. Radiation properties of microstrip dipoles// IEEE Trans. AP.— 1979.— 27, N 6.— P. 852—858.

93. Venkataraman J ., Chang D. C. Input impedanse to a probe-fed rectangular microstrip patch antenna/ / IEEE Trans. AP.— 1982,— 30, N 5.— P, 387—399»

Производственное издание

Нефедов Евгений Иванович Козловский Валерий Викторович Згурский Андрей Валентинович

МИКРОПОЛОСКОВЫЕ ИЗЛУЧАЮЩИЕ И РЕЗОНАНСНЫЕ УСТРОЙСТВА

Редактор Н. М. Корнильева Оформление художника А. В. Воробьева Художевтвенный редактор В. С. Шапошников Технический редактор Н. А. Бондарчук Корректор Г. А. Высоцкая

ИБ № 4433

Сдано в набор 15.03.90. Подписан» в печать 13.09.90. Формат 60x84*/,,. Бумага типограф» ская Л* 2. Гарнитура литературная. Печать высокая. Уел. печ. л. 9,3. Уел. кр.-отт 9,бб.

Уч.-изд. л. 10,3/. Тираж 4000 экз. Зак. К» 0—996. Цена 65 к. Издательство «Тэхкика*. 252601 Киев I, ул. Крещатнк, 5.