Диссертация (1137142), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Таким образом, достигается более чем двукратноерасширение полосы пропускания - до 270 МГц, при среднемснижении затухания на 28,6 дБ.Экспериментальное исследование развязывающего фильтравыполнено с помощью векторного анализатора ZVB-4 компанииRodhe&Schwarz. Макет фильтра, изготовленного на основе печатнойплаты из стеклотекстолита FR-4 с габаритными размерами 100х50 мм,показаннарисунке 5.26.Схемаизмеренийпредставленанарисунке 5.27.Рисунок 5.26 –Экспериментальный макет развязывающего фильтра наметаматериале150Рисунок 5.27 –Схема измерений макета развязывающего фильтра наметаматериалеРисунок 5.28 –Экспериментальная зависимость комплексногокоэффициента передачи от частоты, полученная для макетаразвязывающего фильтра на метаматериале151Рисунок 5.29 –Зависимость комплексного коэффициента передачи отчастоты, полученная численно в программе AWR для макетаразвязывающего фильтра на метаматериалеРезультатыэкспериментаичисленногомоделирования,выполненного с помощью AWR Design Environment (MicrowaveOfficev.9.0), показаны на рисунках 5.28 и 5.29 соответственно.Сравнительный анализ полученных кривых показывает, что затуханиекомплексного коэффициента передачи S21, полученное численно,составляет 99,2 дБ на резонансной частоте 3810 МГц, а измеренноеэкспериментально –87,1 дБ на частоте 3801 МГц, что находится впределах допустимой погрешности.1525.5 Выводы по главе 5Предложены, теоретически обоснованы, численно и1.экспериментально исследованы микрополосковые устройства СВЧ наосновепечатныхподложками.платВсмногослойнымидиэлектрическимирезультатекомпьютерногомоделированияэкспериментальныхисследованийподтвержденаивозможностьреализации с помощью разработанных микрополосковых структуртребуемыхзначенийS–параметровизаданныхдиаграммнаправленности, обеспечивающих возможность их миниатюризации имногофункционального использования.2.Теоретические и экспериментальные результаты работынашли практическое применение при проектировании:- модифицированной печатной платы с подвешенной подложкойисогласующиммногослойнымдиэлектрическимобеспечивающей возможность достиженияболееэкраном,равномерногоизменения волнового сопротивления в поперечном сечении принезначительномотносительнойростепотерьдиэлектрическойикритичностипроницаемостиизмененияподложкипосравнению с однослойной платой - прототипом;- микрополоскового фильтра низких частот на штыревойгребенке с многослойной подложкой, обеспечивающего увеличениечастоты среза не менее чем в 1,5 раза по сравнению с прототипом тойже топологии, выполненным на однослойной плате, без увеличениякоэффициента отражения;-микрополосковой спиральной антенны, выполненной намногослойной подложке, обеспечивающей линейную поляризацию вполосе частот до полутора октав, при КСВН не хуже 2,0, габаритныхразмерах антенны, значительно меньших рабочей длины волны итребуемой диаграмме направленности;153- развязывающего фильтра на однослойном метаматериале,позволяющего достичь более чем двукратного роста затуханияколебаний(121,2–115,1 дБ)посравнениюсзатуханием,обеспечиваемым импедансной металлической поверхностью (55,4 –34,8 дБ), при ширине полосы пропускания 130 МГц;- развязывающего фильтра на многослойном метаматериале скольцевыми разомкнутыми резонаторами, обеспечивающего болеечем двукратное расширение полосы пропускания (до 270 МГц), посравнению с фильтром на однослойной структуре, при среднемснижении затухания на 28,6 дБ.154Заключение.
Основные результаты работыОсновным итогом диссертационной работы является решениеактуальнойзадачи,заключающейсявразработкеновыхмикрополосковых СВЧ устройств на основе исследования физическихособенностейимногослойнымитехнологийизготовлениядиэлектрическимипечатныхподложками.платсОсобенностьюработы является ее прикладная направленность, позволяющаяиспользоватьполученныетеоретическиеиэкспериментальныерезультаты для решения конкретных научно-практических задач.Основные результаты работы заключаются в следующем:1.
Проведен анализ современного состояния и тенденцийразвитиясовременныхпечатныхплатсмногослойнымидиэлектрическими подложками и микрополосковых СВЧ устройств наихоснове,включающийихфизическиеиконструктивно-технологические особенности, а также аналитические и численныеметоды, которые могут быть использованы для их расчета,проектирования и компьютерного моделирования. На основе анализаустановлено, что благодаря выбору электрофизических свойствдиэлектрических слоев плат, резонансным явлениям в них и эффектузамедления электромагнитных волн появляется возможность созданиякомбинированных и гибридных микрополосковых устройств СВЧ сгабаритными размерами значительно меньшими рабочих длин волн,обладающих улучшенными электрическими характеристиками инизкой стоимостью.2.
Проанализированы основные физические ограничения ипотери в металлических проводниках и диэлектрических материалах155многослойных подложек печатных плат и СВЧ устройствах на ихоснове. Показано, что при выборе материала проводников необходимооценивать потери на излучение, тепло и скин-эффект, а при выборедиэлектриков учитывать величину тангенса угла диэлектрическихпотерьматериалаоснованияплаты,которыйдолженбытьминимальным (не более 0,001).3. Разработана модель печатной платыс многослойнойдиэлектрической подложкой, представленной в виде волноведущейсистемы, моды которой различаются поперечной структурой полей,обладающихсвоимифазовымиРассмотреныособенностиигрупповымивозникновениявскоростями.такойструктурепаразитных колебаний и волн, показана необходимость учета и данаоценка влияния многомодовой дисперсии, а также возможностинеискаженной передачи цифровых сигналов.4.
Проведен анализ паразитного излучения двух моделейпечатной платы с многослойной подложкой – первой в видеоткрытого конца плоскопараллельного волновода, имитирующегокромку микрополосковой бесконечной структуры, и второй –содержащейкромкуструктурыиограниченныйучастокдиэлектрической подложки. На основе результатов аналитическогомоделированиясделанвыводонеобходимостичастотногоограничения, которое накладывается на выбор толщин многослойныхподложек для СВЧ устройств - суммарная толщина многослойнойподложки печатной платы не должна превышать четверти рабочейдлины волны.5. Выполнен краткий обзор современных программных средствдля моделирования электродинамических структур. Показано, чтоиспользование программы AWR Design Environment (MicrowaveOffice),реализующейметодмоментов,позволяет исследовать156распределение напряженностей составляющих полей (в виде матрицрассеяния) для различных режимов возбуждения проектируемыхмикрополосковых СВЧ устройств на основе печатных плат смногослойнымиподложкамииуточнятьполученныеранееприближенно-аналитические соотношения для их моделей.6.
Предложены,теоретическиобоснованы,численноиэкспериментально исследованы микрополосковые устройства СВЧ наосновепечатныхподложками.платВсмногослойнымидиэлектрическимирезультатекомпьютерногомоделированияэкспериментальныхисследованийподтвержденаивозможностьреализации с помощью разработанных микрополосковых структуртребуемыхзначенийS–параметровизаданныхдиаграммнаправленности, обеспечивающих возможность их миниатюризации имногофункционального использования.Теоретические и экспериментальные результаты работы нашлипрактическое применение при проектировании:- модифицированной печатной платы с подвешенной подложкойисогласующиммногослойнымдиэлектрическимобеспечивающей возможность достиженияэкраном,более равномерногоизменения волнового сопротивления в поперечном сечении принезначительномотносительнойростепотерьдиэлектрическойикритичностипроницаемостиизмененияподложкипосравнению с однослойной платой - прототипом;- микрополоскового фильтра низких частот на штыревойгребенке с многослойной подложкой, обеспечивающего увеличениечастоты среза не менее чем в 1,5 раза по сравнению с прототипом тойже топологии, выполненным на однослойной плате, без увеличениякоэффициента отражения;157-микрополосковой спиральной антенны, выполненной намногослойной подложке, обеспечивающей линейную поляризацию вполосе частот до полутора октав, при КСВН не хуже 2,0, габаритныхразмерах антенны, значительно меньших рабочей длины волны итребуемой диаграмме направленности;- развязывающего фильтра на однослойном метаматериале,позволяющего достичь более чем двукратного роста затуханияколебаний(121,2–115,1 дБ)посравнениюсзатуханием,обеспечиваемым импедансной металлической поверхностью (55,4 –34,8 дБ), при ширине полосы пропускания 130 МГц;- развязывающего фильтра на многослойном метаматериале скольцевыми разомкнутыми резонаторами, обеспечивающегоболеечем двукратное расширение полосы пропускания (до 270 МГц), посравнению с фильтром на однослойной структуре, при среднемснижении затухания на 28,6 дБ.158БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
