Исследование микрополосковых структур и разработка управляемых устройств СВЧ техники на их основе

• Автор: Лексиков, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 136 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И СИМВОЛОВ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. УПРАВЛЯЕМЫЕ УСТРОЙСТВА СВЧ
1.1 Устройства с электромеханическим и фотоуправлением
1.2 Электрически управляемые устройства СВЧ
1.2.1 Перестраиваемые устройства на основе гиромагнитных резонаторах и МСВ
1.2.2 Перестраиваемые устройства на основе управляемых активных сред
1.2.3 Перестраиваемые устройства с сосредоточенными управляющими элементами
ГЛАВА II. ЧЕТВЕРТЬВОЛНОВЫЙ МИКРОПОЛОСКОВЫЙ РЕЗОНАТОР С ВАРАКТОРНОЙ ПЕРЕСТРОЙКОЙ ЧАСТОТЫ И ФИЛЬТР НА ЕГО ОСНОВЕ
2.1 Собственные частоты четвертьволнового микрополоскового резонатора
2.2 Четвертьволновый резонатор с варакторной перестройкой частоты и перестраиваемый фильтр на его основе
2.3 Выводы
ГЛАВА III. МИКРОПОЛОСКОВЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИ УПРАВЛЯЕМЫЙ ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ
3.1 Управляемый делитель мощности на основе полуволновых резонаторов
3.2 Управляемый делитель мощности на основе четвертьволновых резонаторов
3.3 Выводы

ГЛАВА IV. МИКРОПОЛОСКОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИ УПРАВЛЯЕМЫЕ ФАЗОСДВИГАЮЩИЕ И ЗАДЕРЖИВАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
4.1 Электрически управляемый фазовращатель со структурой микрополоскового полосно-пропускающего фильтра
4.2 Электрически управляемый фазовращатель со структурой по-лосно-заграждающего фильтра
4.3 Электрически управляемая микрополосковая линия задержки
4.4 Выводы
ГЛАВА V. ИЗГОТОВЛЕНИЕ МИКРОПОЛОСКОВЫХ СТРУКТУР

УСТРОЙСТВ и ИЗМЕРЕНИЕ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
ЬН ТЬ - линия передачи с отрицательной дисперсией
МЕБРЕТ - металл-полупроводниковый полевой транзистор
ЯН ТЬ - линия передачи с положительной дисперсией
811 - коэффициент отражения от порта 1 в логарифмическом масштабе
Б12 - коэффициент прохождения от порта 1 в порт 2 в логарифмическом масштабе
822 - коэффициент отражения от порта 2 в логарифмическом масштабе
АЧХ - амплитудно-частотная характеристика ВЧ - высокочастотный ГВЗ - групповое время запаздывания ГГГ - гадолиний-галлиевый гранат ЖИГ - железо-иттриевый гранат ЖК - жидкий кристалл КВЧ - крайне высокочастотный МПЛ - микрополосковая линия МИР - микрополосковый резонатор МСВ - магнитостатические волны МЭМС - микроэлектромеханическая система ООМСВ - обратные объемные магнитостатические волны
В устройствах, в которых в качестве активной среды используются се-гнетоэлектрические материалы, эти недостатки в значительной мере преодолены. Новые фундаментальные исследования в области физики и технологии тонких сегнетоэлектрических пленок позволили к настоящему времени разработать различные устройства на их основе: фазовращатели, управляемые линии задержки, перестраиваемые полосовые фильтры и др. Сейчас в СВЧ-диапазоне наиболее широко применяются пленки на основе твердых растворов Вах8г1.хТЮ3 (В8ТО) и БгТЮз (8ТО), относительная диэлектрическая проницаемость которых по отношению к СВЧ полю может изменяться в 2-3 раза при подаче внешнего электрического поля напряженностью 2-3 кВ/мм. Наиболее интересными для построения фазовращателей представляются В8ТО пленки, которые обладают хорошей управляемостью вплоть до десятков гигагерц. Относительная диэлектрическая проницаемость В8ТО материала составляет порядка 103, и по этой причине сегнетоэлектрики в миллиметровом диапазоне могут быть использованы только в виде пленок, нанесенных на кристаллическую диэлектрическую подложку из сапфира или кварца [57].
Простейшим управляемым устройством с использованием сегнетоэлек-трика является перестраиваемый фазовращатель, представляющий собой отрезок микрополосковой линии (МПЛ), подложка которой целиком состоит из сегнетоэлектрического материала [58, 59]. В нем управляющее напряжение подается непосредственно на полосковый проводник линии, а развязка входа и выхода по высокому постоянному напряжению осуществляется конденсаторами. Принцип работы такого устройства заключается в следующем. При изменении управляющего напряжения изменяется диэлектрическая проницаемость подложки е и, как следствие, эффективная диэлектрическая проницаемость МПЛ еЭфф. Поскольку электрическая длина отрезка МПЛ, а следовательно, и набег фазы в нем пропорциональны еЭфф, то тем самым управляется фаза сигнала, проходящего отрезок МПЛ. Подобная конструкция с применением современных материалов описана в [60], где в качестве подложки ис-