Моделирование пассивных СВЧ устройств на копланарных линиях передачи

• Автор: Деленив, Анатолий Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 139 с. : ил.

ГЛАВА 1. Пассивные устройства на копланарных линиях передачи.
1.1. Модель копланарной линии передачи(КПП)
1.2. Многосвязные линии передачи (МЛП)
1.3. Расчет S-параметров многосвязных планарных линий
1.3.1. Матричные телеграфные уравнения
1.3.2. Волновые свойства МЛП и решение телеграфных уравнений
1.4. Неоднородности в КЛП
1.5. Полосно-пропускающие фильтры(ППФ) на КЛП
1.6. Выводы
ГЛАВА 2. Многосвязные копланарные линии передачи(МКЛП)
2.1. Определение спектрального образа функции Грина
2.2. Моделирование плотности поверхностного заряда
2.3. Улучшение сходимости рядов
2.3.1. Метод Куммера
2.3.2. Вычисление асимптотических "хвостов" в простанственной области
2.4. Определение емкосдной'И индуктивной матриц МКЛП
2.5. Учет кинетической индуктивности ВТСП
2.6. Проверка численных расчетов
2.7. Выводы
ГЛАВА 3. Моделирование неоднородностей в КЛП
3.1. Обобщение метода спектрального анализа для решения трехмерных статических задач
3.2. Анализ емкостной щели между несимметричными копланарными волноводами
3.2.1. Определение элементов эквивалентной П-схемы неоднородности
3.2.2. Моделирование поверхностной плотности заряда
3.2.3. Проверка модели
3.3. Анализ открытого конца в копланарном волноводе
3.3.1. Проверка модели на точность
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. Полосно-пропубкающие фильтры (ППФ) на многосвязных копланарных линиях передачи
4.1. Фильтры на встречных стержнях с узкой или средней полосой пропускания
4.2. Моделирование и экспериментальное исследование трехполюсного ППФ на МКЛП
4.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Развитие систем космической и мобильной связи, наблюдаемое в последние несколько десятилетий, повлекло за собой повышенный интерес к малогабаритным пассивным СВЧ устройствам (фильтры, направленные ответвители и т.д). Применение планарных линий передачи (микрополосковых, копланарных, щелевых и т.д.) позволило сделать качественный скачок в этом направлении. Однако из-за значительных потерь в рабочей полосе, применение планарных линий передачи ограничено, а это значит, что их преимущества по сравнению с традиционной волноводной базой - технологичность процесса производства, ма^ые размеры и вес и, как следствие, низкая себестоимость - не реализованы.
Новые перспективы у этого типа приборов появились в связи с открытием новых сложных соединений на основе оксидов меди (1986г.), имеющих высокую температуру перехода (87 - 125К) в сверхпроводящее состояние. Это дало толчок к началу исследований явления сверхпроводимости как в области фундаментальных наук [1], так и в инженерной практике, что можно объяснить теми преимуществами, которые предоставляет ВТСП технология:
- поверхностное сопротивление ВТСП пленок меньше чем у самых чистых металлов, таких как Си, Ад, Аи (Т<Тс, Ф<100ГГц);
- проникновение магнитного поля в сверхпроводник, определяемое лондоновской глубиной, носит бездисперсионный характер, что заметно упрощает проектирование в области низких частот (при использовании металлов необходимо учитывать влияние скин эффекта) ;
- для ВТСП стоимость и вес криогенного оборудования меньше, чем для низкотемпературных сверхпроводников. Криогенные установки, охлаждающие до 4К, потребляют в 100 раз больше мощности чем ус-

СА. Из теории конформных отображений известно, что на краях электродов плотность заряда стремится к бесконечности - это приводит к мысли о необходимости использования базовых функций с сингулярным поведением на краях электродов. С другой стороны такой выбор обуславливает очень широкий спектр базовой функции З'р («„,)' что ведет к медленной сходимости
выражения (1.14). Ряд авторов предлагают использовать для моделирования функции без особенностей [34,44,45], что при сохранении достаточной точности расчетов не соприкасается с проблемой медленной сходимости. В [31] были предложены два метода, позволяющие ее преодолеть: первый из них позволяет получить с помощью теории вычетов альтернативные выражения с более высокой сходимостью, второй основан на переносе наиболее времязатратных вычислений в пространственную область -таким образом при сравнимой вычислительной эффективности базовые функции с сингулярностями на краях являются более предпочтительными. Выбранный для расчетов вариант, представляет собой ортогональные полиномы Чебышева 1-го рода взвешенные Максвелловской функцией [31]:
где тк - координаты средних точек электродов (рис.2.1). Фу-рье-образ для функции (2.10) определен в [110] :
Знак Ф определяет необходимость выбора одного из слагаемых внутри скобок в зависимости от четности или нечетности базовой функции. -полиномы Якоби 1го рода.