Автореферат магистерской
работы
Отсюда следует вывод – настраиваться на работу в других диапазонах волн. Следующим таким диапазоном является диапазон от 1 гГц и выше. В таком диапазоне волн длина волны соизмерима с параметрами устройств. Соединительные линии таких устройств носят название линий с распределёнными параметрами. В таких линиях законы электроники становятся недействительными, а следует применять законы электродинамики.
Чтобы начать рассмотрение проектирования СВЧ устройств, рассмотрим сначала основные понятия и представления о СВЧ технике.
Разнообразные типы СВЧ устройств можно описать с помощью падающих и отражённых волн, распространяющихся в подключённых к ним линиях передачи. Связь между этими волнами описывается волновой матрицей рассеивания или матрицей S-параметров.
СВЧ устройство в общем случае можно представить в виде многополюсника, изображённого на рисунке 1.
рис.1 – СВЧ устройство в виде многополюсника
Свойства многополюсника описываются с помощью N уравнений, связывающие комплексные амплитуды падающих и отражённых волн в сечении входных полюсов СВЧ устройства.
где А1, А2, АN – комплексные амплитуды волн, входящие в многополюсник;
В1, В2, ВN – комплексные амплитуды волн, выходящие из многополюсника;
Skk (k=1,2,3,…,N) – коэффициенты отражения по соответствующим входам многополюсника при подключении согласованных нагрузок ко всем остальным входам;
Skm (k, m=1,2,3,…,N, k#m) – коэффициенты передачи амплитуд волн напряжения с m-ой линии в k-ую при подключении согласованных нагрузок ко всем остальным входам.
Элементами этой матрицы явдяются параметры СВЧ устройства.
S-параметры позволяют определить такие важные характеристики многополюсника, как КСВ и коэффициент ослабления.
Если ко входу k подключён источник сигнала, а ко всем остальным согласованные нагрузки, то
а коэффициент ослабления между входами k и m
Итак, мы рассмотрели основные волновые свойства СВЧ устройств. Теперь следует рассмотреть основные топологические особенности.
В интегральных СВЧ устройствах электрические цепи выполняются на основе несимметричных микрополосковых линий и их модификаций.
(1.1)
рис.2 – несимметричная микрополосковая линия
Несимметричная микрополосковая линия представляет собой диэлектрическую подложкус проницаемости материала Еr, на одной стороне которой нанесены проводники схемы, а на другой – металлизированное покрытие, образующее проводящую заземляющую поверхность.
В несимметричной МПЛ распространяется волна квази ТЕМ и силовые линии электрического поля проходят не только в диэлектрике, но и вне его. Несимметричная МПЛ характеризуется основными параметрами: волновым сопротивлением -r0 и эффективной диэлектрической проницаемостью - eэфф, которые зависят от геометрических размеров МПЛ и материала диэлектрика. Помимо одиночных МПЛ в интегральных СВЧ устройствах, таких как фильтры и направленные ответвители, применяются связанные МПЛ. Связанные несимметричные МПЛ с боковой связью приведены на рис.3.
рис 4 – принципиальная схема усилителя
|