Исследование планарных линий передач миллиметрового диапазона волн и устройств на основе сегнетоэлектрических пленок

• Автор: Иванов, Аркадий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 158 с. : ил

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПЛЕНКИ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ -КАК ОСНОВА ДЛЯ СОЗДАНИЯ УПРАВЛЯЕМЫХ УСТРОЙСТВ В СВЧ ДИАПАЗОНЕ

1.1. Основные свойства сегнетоэлектриков. .

1.2. Устройства на основе сегнетоэлектрических пленок

1.3. Выводы
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ДИСПЕРСИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЛАНАРНЫХ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ НА МНОГОСЛОЙНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЕ МЕТОДОМ ПОПЕРЕЧНОГО РЕЗОНАНСА
2.1. Вывод и решение дисперсионного уравнения для щелевой и копланарной линий на основе структуры "сегнетоэлектрическая пленка - диэлектрическая подложка"
2.2. Расчет потерь вызванных конечной проводимостью электродов в щелевой и копланарной линиях передачи

2.3. Расчет волнового сопротивления в щелевой линии передачи

2.4. Выводы
ГЛАВА 3. ПОЛНОВОЛНОВЫЙ АНАЛИЗ ВОЛНОВЕДУЩИХ ПЛАНАРНЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ "СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПЛЕНКА- ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПОДЛОЖКА"
3.1. Решение волнового уравнения в Фурье-области для слоистой диэлектрической структуры

3.2. Получение и решение интегральных уравнений 69 методом Галеркина
3.3. Расчет затухания вызванного конечной прово-
димостью металлических электродов
3.4. Расчет волнового сопротивления
3.5. Выводы
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ И РАСЧЕТА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ И ТАНГЕНСА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ СЕГНЕТО-ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЛЕНКИ
4.1. Определение параметров сегнетоэлектрических пленок по измерениям в объемном резонаторе
4.2. Определение параметров сегнетоэлектрических пленок по измерениям в щелевом полуволновом резонаторе
4.3. Определение параметров сегнетоэлектрических пленок по измерениям в многощелевом

полуволновом резонаторе
4.3. Выводы
ГЛАВА 5. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИ- ПЕРЕСТРАИВАЕМОГО ФАЗОВРАЩАТЕЛЯ НА СТРУКТУРЕ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПЛЕНКА- ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПОДЛОЖКА
5.1. Расчет фазовращателя на многощелевой линии передач
5.2. Расчет добротности фазовращателя. . .
5.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время разработана твердотельная элементная база для построения устройств генерирования и усиления сигнала на частотах вплоть до миллиметрового диапазона длин волн [1] . Поэтому возрастает актуальность разработки устройств управления амплитудой и фазой электромагнитных колебаний мм-диапазона. Основу устройств подобного типа образуют материалы, электрофизические параметры которых - диэлектрическая проницаемость, магнитная проницаемость, проводимость - изменяются под воздействием управляющих электрических и магнитных полей или тока. К числу таких материалов относятся полупроводники, ферриты, сегнетоэлектрики. На их основе возможно построение усилителей, перестраиваемых фазовращателей, делителей мощности, фильтров, сканирующих антенн и других СВЧ устройств.
Схемы реализованные на основе полупроводникового р - п перехода работают при малых уровнях мощности, р - л. - п устройства работают при больших мощностях, однако имеют малое быстродействие и требуют значительных затрат энергии для управления. Положительным фактором их применения является возможность построения СВЧ гибридных схем.
Применение ферритов так же требует больших затрат энергии при линейном или импульсном управлении. На ферритах хорошо реализовывать невзаимные устройства. При построении взаимных устройств очень трудно выполнить подачу смещающего магнитного поля, что приводит к громоздкости конструкции, и невозможности ее создания в интегральном исполнении.
Построение СВЧ устройств на основе сегнетоэлектриков, которые обладают рядом преимуществ по отношению к выше перечисленным,

ЕУ = БІП

1+Г + Х(^"+С/Л-С05^
«=і о
(2.6)
где Г=-
коэффициент отражения в плоскости диафрагмы попе-

у,над
речных составляющих, инп =-]—-Ент и С/^ . - амплитуды маг-
71 гН

нитного и электрического полей высших типов, определяемые из уравнений Максвелла, а Е" , Е'т- произвольные размерные постоянные.
Для поперечной составляющей Нх, поле в плоскости диафрагмы запишем в виде:
Н „ = БІП

Г0 -Г0 -Г-Х(^Я + 17* -Г/)-со8^
(2.7)
где -Г =

х,отр

, У0 - волновая проводимость по основному типу
х,пад
колебаний в волноводе, Г/; и Г„£ - входные проводимости справа по оси волновода в плоскости диафрагмы по высшим модам магнитного и электрического типа.
В падающей волне Н10 поперечная составляющая Ех=0, поэтому сумма поперечных составляющих магнитного и электрического типа
Ехп = + Ехп = 0 и так как
я . 2итг я та . 2ягсу
„ = і £„ • соб—Б1П
Х.П ^ у П1 у
Ъх а Ъ
Е . к е та . 2ту Е:„ =-/ Ет -соэ
х.п т у
ах а Ъ

]——--Е" • соэ——-■ біп
Ъх а Ь
та . 2 ту
та . 2тту . п .
] Ет -соб эш

(2.8)
Обозначим:
£/.=£/"+£/*, Гй-и„=и!-?ян+и?-Уй* и запишем Г„ в
виде:

ийн ■¥“+и?-?пЕ иЦ+иї
(2.9)