Разработка и исследование микрополосковых устройств защиты от мощного радиоимпульса с управляющим элементом на основе пленки ВТСП

• Автор: Говорун, Илья Валериевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 104 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Устройства защиты от мощного радиоимпульса

1.1. Полупроводниковые, ферритовые и циклотронные устройства защиты

1.2. Физические основы использования пленок ВТСП в устройствах защиты

1.3. Устройства защиты от мощного радиоимпульса на основе ВСТП пленок

Глава 2. Техника эксперимента

2.1. Изготовление микрополосковых структур

2.2. Измерение частотных и передаточных характеристик экспериментальных устройств защиты

Глава 3. Микрополосковые устройства защиты на основе пленок ВТСП

3.1. Особенности коэффициентов связи микрополосковых резонаторов

3.2. Конструкции устройства защиты на основе микрополосоковых резонаторов с управляющим элементом в форме рамки из ВТСП пленки
3.3. Микрополоско вое устройство защиты с резонансным элементом связи
между резонаторами
Глава 4. Исследование ВТСП микрополосковых фильтров с
нескомпенсированной связью между резонаторами в качестве устройств
защиты
Заключение
Литература
Приложение

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
АЧХ - амплитудно-частотная характеристика ВАХ - вольтамперная характеристика ВТСП - высокотемпературные сверхпроводники КСВ - коэффициент стоячей волны МПЛ - микрополосковая линия МПР - микрополосковый резонатор МПФ - микрополосковый фильтр МСВ - магнитостатические волны НМПЛ - нессиметричная микрополосковая линия СВЧ - сверхвысокочастотный УВЧ - ультравысокие частоты УЗ - устройство защиты В0 - напряженность магнитного поля, [Тл]
С - ёмкость, [Ф]
(1 - толщина пленки ВТСП, [м] е - заряд электрона, [Кл]
Е - напряженность электрического поля, [В/м]
Е,, Н, - тангенсальные составляющие электрического и магнитного поля, [В/м], [А/м]
/а - частота входного сигнала, [Гц]
/со - частота, [Гц] и [рад/с]
кс, ко - коэффициенты индуктивной и ёмкостной связи МПР, [б/р]
Ь - индуктивность, [Г'н]
/ - длина отрезка линии передачи, [м] квнос - вносимые потери устройства, [дБ]
Ьогр - потери устройства в режиме ограничения, [дБ]
кзап - уровень ослабления в «запертом» состоянии, [дБ]
- плотность тока сверхпроводящих электронов, [А/м2]
/ - плотность критического тока, [А/м]

/с, - критический ток ВТСП, [А]
Ь, Ьф - АЧХ прямых потерь МПФ, [дБ] п - общее количество носителей, [ед] п$ - количество сверхпроводящих электронов, [ед] п„ - количество нормальных электронов, [ед] т - масса электрона, [кг]
Ре, Рвы* - входная и выходная мощность, [Вт]
Рс - критическая мощность, [Вт]
Рпр - уровень просачивающейся мощности, [Вт]
Ро - относительная поглощаемая мощность, [Вт]
' реальная и мнимая составляющие поверхностного сопротивления, [Ом]
5 - расстояние между МПР, [м]
Тс - критическая температура, [К] итр - напряжение управления, [В]
XV, I - ширина и длина пленки ВТСП, [м]
- поверхностное сопротивление, [Ом] ап - проводимость нормальных электронов, [См/м]
/ло - магнитная проницаемость вакуума, [Гн/м]
А/, - лондоновская глубина проникновения, [м]
Ао - длина волны в линии передачи на центральной частоте, [м]
5 - глубина скин-эффекта, [м] тпр - время переключения из закрытого состояния в открытое, [с] т5„ - время Б-Ы перехода (переход в режим ограничения), [с] в - относительная диэлектрическая проницаемость, [б/р]
|Г0|2 - модуль коэффициента отражения, [б/р]
|Г0|2 - модуль коэффициента пропускания, [б/р]
к - коэффициент связи МПР, [б/р]
А///) - относительная ширина полосы пропускания, [%]

форма выходного импульса перестает быть прямоугольной; при Рвх ~ 50 Вт ослабление достигало 18 дБ.
Рис. 1.21. Зависимость ослабления от входной СВЧ мощности для конструкции УЗ в виде копланарной линии [23].
Зарубежными авторами [21, 24] описан ограничитель, представляющий такую же 50-омную копланарную линию передачи, как и в [23]. Как утверждают авторы [21, 24], в частотном диапазоне до 40 ГГц потери устройства в открытом состоянии составляют около 0.5 дБ/см. Для варьирования порога срабатывания исследовались три устройства с различной шириной центрального проводника: 55 мкм, 22 мкм и 11 мкм.
55 мкм
Рис. 1.22. Зависимость Рвх от Рвых для 3-х ширин центрального проводника для УЗ в виде копланарной линии [24].
Уровень мощности, поступающий на вход УЗ, при котором устройство переходит в режим ограничения, зависит от ширины центрального проводника (рис. 1.22). Так для ширины 11 мкм Рвх ~ 21 дБм; для ширины