Параметрическая идентификация сверхширокополосных микроволновых устройств

• Автор: Шевгунов, Тимофей Яковлевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Анализ микроволновых устройств в широкой полосе частот
1.1. Краткий обзор литературных источников
1.2. Сравнительный анализ численных методов расчета электромагнитных полей в микроволновых структурах
1.3. Матричное представление микроволновых устройств
1.4. Выводы по главе
2. Линейная модель микроволновых устройств в сверхширокой полосе частот
2.1. Синтез линейной модели микроволнового устройства в сверхширокой полосе частот
2.2. Восстановление частотной характеристики в заданной полосе
2.3. Определение импульсной характеристики линейной системы на основе обращения свёртки
2.3.1. Восстановление импульсной характеристики
2.3.2. Алгоритм деконволюции
2.4. Сравнительный анализ методов восстановления временных и частотных характеристик линейной системы
2.5. Выводы по главе
3. Частотные и временные методы оценки параметров полюсной
модели
3.1. Метод векторной аппроксимации
3.2. Метод Прони
3.3. Метод матричных пучков
3.4. Сравнительный анализ методов оценки
3.5. Выводы по главе
4. Идентификация линейной модели микроволнового устройства
4.1. Условие реализуемости пассивного микроволнового устройства

4.2. Критерий точности аппроксимации
4.3. Критерий стабильности параметров модели
4.4. Сигнатурный метод сравнения
4.5. Метод сравнения полюсов на основе Е-импульса
4.6. Выводы по главе
5. Разработка методики синтеза модели микроволнового устройства
5.1. Алгоритм синтеза линейной модели
5.2. Идентификация модели с распределенными параметрами
5.3. Синтез цепи сосредоточенных элементов
5.3.1. Условия реализуемости комплексного сопротивления
5.3.2. Синтез электрической схемы
5.3.3. Синтез на основе метода Бруне
5.4. Верификация модели микроволнового устройства
5.5. Выводы по главе
Заключение
Приложение 1. Решение плохо обусловленных систем линейных
алгебраических уравнений с использованием сингулярного разложения матриц
Список использованной литературы
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы.
В современных системах связи государственного и коммерческого применения, использующих микроволновый частотный диапазон, существует тенденция к расширению полосы частот рабочих сигналов, обусловленных применением адаптивных систем модуляции. Подавляющее большинство таких радиоэлектронных систем является цифровыми системами, поэтому микроволновые линии передачи и СВЧ устройства используются в них преимущественно для фильтрации и демодуляции сигнала, принимаемого антенной, и передачи его на вход цифрового сигнального процессора, в котором производится его основная обработка. Требование многофункциональности и миниатюризации современных средств связи (мобильные телефоны, портативные компьютеры т.д.) также ставит задачу разработки микроволновых компонентов, пригодных к одновременному использованию в различных частотных поддиапазонах. Широкое применение при разработке устройств находят новые материалы, обладающие специальными электрическими и магнитными свойствами. Примерами новых разрабатываемых технологий могут служить низкотемпературная сварная керамика (LTCC), микроэлек-тромеханические системы (MEMS), сборные многослойные структуры {Sandwich Structuré), компланарные СВЧ устройства и т.п.
Изготовление миниатюрных СВЧ устройств на основе новых технологий требует точного расчета их геометрических размеров и параметров материалов, обеспечивающих требуемые характеристики. Хорошо разработанные аналитические методики анализа и синтеза микроволновых устройств, предназначенных для работы в узкой полосе частот, оказываются неприменимы при проектировании сверхширокополосных микроволновых устройств. Создание точных аналитических моделей для таких устройств оказывается крайне затруднительным и, как правило, приводит к громоздким математическим описаниям с высокой сложностью их последующих преобразований.

м*(о=2л(о*гия(о=Е
П п -<а

и и _оо

*»(о=Еа» =Е Я (гк«(?~г)г’
и Я -ж
Описание микроволнового устройства в частотной области с помощью матриц (1.10) и во временной с помощью (1.12) является эквивалентным в силу однозначного взаимного соответствия двух представленных форм. Выбор временного или частотного представления определяется рабочей областью методов оценки параметров, используемых при идентификации микроволновых устройств.
1.4. Выводы по главе
В данной главе проведен обзор современных подходов к анализу микроволновых устройств в широкой полосе частот; по результатам обзора можно сделать следующие выводы.
1. Методы, традиционно применяемые для описания цепей сосредоточенных элементов, могут быть использованы для анализа устройств микроволнового диапазона. Однако для этого необходимо провести специальное обобщение таких методов, которое позволит описывать указанной моделью внешние характеристики устройств, в основе действия которых лежат волновые процессы распространения электромагнитного поля. Описание микроволновых устройств методами теории цепей и сигналов позволяет существенно упростить решение ряда практических задач, таких как сокращение времени численного расчёта устройств, их проектирование и оптимизация их характеристик, сопряжение устройств между собой, согласование с источниками и приёмниками сигналов, и т.д.