Электродинамическая теория несимметричного двухщелевого волновода

• Автор: Попов, Роман Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
Введение
Г лава 1. Несимметричный двухщелевой волновод в технике
объемных интегральных схем
1Л. Несимметричный двухщелевой волновод (НДЩВ).
Геометрия и разновидности
1.2. НДЩВ в согласующих устройствах
1.3. Направленные ответвители на основе НДЩВ
1.4. Резонансные и фильтрующие устройства ОИС на основе НДЩВ
1.5. Выводы
Глава 2. Собственные волны регулярного НДЩВ
2.1. Приближенная модель НДЩВ. Метод поперечного резонанса
2.2. Электродинамическая модель НДЩВ. Метод частичных областей
2.3. Классификация собственных волн НДЩВ
2.3.1. Собственные волны симметричного ДЩВ со
щелями разной ширины
2.3.2. Несимметричный ДЩВ со щелями одинаковой ширины
2.4. Выводы
Глава 3. Некоторые особенности распространения высших типов
волн НДЩВ
3.1. Качественная оценка рассеяния волн ключевыми структурами
3.1.1. Собственные волны плоского волновода и диэлектрической пластины
3.1.2. Качественная оценка эффективности преобразования волн
3.2. Режим высокодобротных колебаний в НДЩВ
3.2.1. Классический ДЩВ
3.2.2. Разнощелевой ДЩВ
3.2.3. Инвертированный ДЩВ
3.3. Выводы
Глава 4. Электродинамическое исследование неоднородностей в
НДЩВ
4.1. Скачок геометрических параметров щелей НДЩВ
4.1.1. Постановка задачи. Математическая модель

4.1.2. Скачок ширины щели НДЩВ
4.2. НДЩВ с плавно меняющейся геометрией щелей
4.2.1. Постановка задачи. Метод
4.2.2. Плавный переход от экранированного ДЩВ к плавниковой линии
4.2.3. Плавный межэтажный переход для ОИС
4.2.4. Плавный переход от ДЩВ к НЩЛ
4.3. Выводы
5. Заключение
Литература
Приложение 1. Вычисление вспомогательных интегралов для анализа
скачка параметров НДЩВ
Приложение 2. Текст и описание программы вычисления постоянной
распространения НДЩВ

Предисловие
В последние десятилетия двадцатого века любая сфера деятельности человека характеризуется острой необходимостью получать и оперативно обрабатывать большие и сверх большие объемы информации. Одним из основных вариантов удовлетворения этой все более возрастающей потребности человечества является создание систем сверхбыстрой обработки информации (ССОИ). Наиболее эффективным решением проблемы создания бостродействующих, дешевых и надежных ССОИ является производство систем, обрабатывающих информацию непосредственно на частоте радиосигнала (диапазона СВЧ-КВЧ), построенных на основе принципов объемных интегральных схем (ОИС).
Понимание физического смысла процессов в ОИС, грамотное проектирование и последующее конструирование и производство ССОИ невозможно без эффективных, в меру простых и доступных инженеру математических моделей (в конечном варианте — САПР) линий передачи, и базовых элементов ОИС на их основе.
Эта работа посвящена построению физической и математической моделей электродинамического уровня строгости несимметричного двухщелевого волновода (НДЩВ) — линии передачи, имеющей “встроенную” многослойную структуру, что делает ее весьма интересной для техники ОИС, а также различных неоднородностей НДЩВ (плавных и скачкообразных), являющихся основой для построения многочисленных базовых элементов для ОИС СВЧ и КВЧ.
Автор считает приятным долгом выразить благодарность научному руководителю проф. Нефёдову Е.И. за постоянное внимание и опеку, д.ф.-м.н. Шатрову А.Д. и проф. Каценеленбауму Б.З. за весьма ценные советы в ходе выполнения работы, а также Ph.D. Davidovitz М. (Rome Lab., Boston, USA) за обеспечение финансовой поддержки этого исследования и обсуждение результатов.

постоянная, р" - постоянная ослабления (затухания). Зная эти параметры собственной волны линии уже можно с помощью методов классической теории длинной линии строить математические модели (ММ) (пусть иногда и в грубом приближении, например, с точностью порядка 10...20%) различных СВЧ устройств (резонаторы, согласующие трансформаторы и т.д.).
Другой важной характеристикой собственной волны является волновое сопротивление линии на данной моде. Правомерность введения этого параметра в целом сомнительна [31], а определение — неоднозначно, но, его применение в “инженерной” практике при проектировании РЭА и РФА (например, на первоначальной стадии решения задачи параметрического синтеза) часто дает положительные результаты и обеспечивает необходимую “техническую” точность.
Полное представление о свойствах волны направляемой линией передачи можно получить из анализа конфигурации силовых линий электрического й магнйтйого полей в поперечных сечениях (на участке длиной, равной длине волны) волноведущей структуры. Естественно, знание картины распределения электромагнитного поля углубляет понимание физики процесса распространения волны, что позволяет использовать ЛП максимально эффективно, однако, число исследований, в которых рассмотрена эта последняя стадии анализа собственной волны, весьма немногочисленно [28,13].
Получить в замкнутой форме выражения основных электродинамических характеристик собственных волн ЛП удается нечасто и только для линий с простейшей геометрией поперечного сечения. Иногда представление этих параметров возможно получить в качестве достаточно простого трансцендентного уравнения, требующего численного решения с применением ЭВМ. Для большинства же волноведущих линий дисперсионное уравнение записывается в виде систем интегральных уравнений.