Майстренко В. К., Рад іонів А. А., Свєтлов С. Н.

Нижегородський державний технічний університет вул. Мініна, 24, Нижній Новгород – 603006, Росія e-mail: svetlovsn@mail.ru

Анотація – У доповіді описується постановка задачі

У доповіді висловлюється метод придушення хвиль вищого типу [1], заснований на введенні в підкладку ЕМПЛ резистивних плівок таким чином, щоб вони надавали мінімальний вплив на основну квазі-Т хвилю. Цей метод придушення хвиль вищого типу не вимагає зменшення геометричних розмірів екрану ЕМПЛ. Описується алгоритм розрахунку S-параметрів ЕМПЛ з різними конфігураціями резистивних плівок в підкладці, складений з використанням строгих електродинамічних методів: методу часткових областей, методу поверхневого струму, апарату S-матриць. Наводяться чисельні результати розрахунку.

II. Основна частина

На рис. 1 наводяться різні конфігурації резистивних плівок в двошаровою підкладці.

Для розрахунку узагальненої матриці розсіювання досліджуваної лінії використовується метод декомпозиції [Сазонов]. Вихідна структура розбивається на простіші базові структури. В даному випадку в якості базової структури береться подвійна неоднорідність зображена на рис. 2. У свою чергу, базова подвійна неоднорідність розбивається на три області. Кожна з областей є базовим елементом – однорідною регулярної лінією. Перша і третя області – звичайна несиметрична ЕМПЛ (рис. 3), друга область – ЕМПЛ з резистивної плівкою (рис. 4).

Розрахунок електродинамічних характеристик базових елементів заснований на методі часткових областей з умовою Мейкснера [2], що враховує особливість на ребрі провідника, і методі поверхневого струму [3], враховує поверхневі струми, що виникають на резистивних плівках. У кожній з часткових областей ЕМПЛ з резистивної плівкою записується рішення рівняння Гельмгольца щодо векторів Герца.

Висловлюючи тангенціальні компоненти електричного і магнітного полів, прирівнюємо їх на кордонах часткових областей. В результаті, з урахуванням властивості ортогональності власних функцій отримуємо систему лінійних алгебраїчних рівнянь (СЛАР) відносно амплітудних коефіцієнтів розкладання. З умови рівності нулю визначника цієї СЛАУ розраховуються дисперсійні характеристики.

Наявність втрат обумовлених резистивними плівками передбачає пошук дисперсійних характеристик в комплексній області, що суттєво ускладнює завдання і вимагає використання методу аргументу [4].

На рис. 5, 6 наводяться дисперсійні характеристики звичайної ЕМПЛ і ЕМПЛ з резистивними плівками, відповідно.

Як було сказано вище, базова подвійна неоднорідність розбивається на три області. У першій поле записується у вигляді суперпозиції падаючих хвиль і хвиль, відбитих від першої кордону. У другій – у вигляді суперпозиції минулих хвиль і хвиль, відбитих від другої кордону. У третій – у вигляді суперпозиції минулих хвиль. Прирівнюючи тангенціальні компоненти полів при z = О і z = h і скориставшись властивістю ортогональності власних хвиль, отримуємо СЛАР відносно амплітудних коефіцієнтів проходження і відображення. Вирішуючи систему при порушенні неоднорідності по черзі квазі-Т хвилею і хвилями вищої типу, отримуємо узагальнену матрицю розсіювання базової подвійної неоднорідності.

Скориставшись виразами для каскадного з’єднання багатополюсників [5], розраховуємо узагальнену матрицю розсіювання всієї лінії. На рис. 7, 8 наводяться чисельні результати розрахунку коефіцієнтів відбиття та проходження основної хвилі і першої хвилі вищого типу для відрізка ЕМПЛ з наступними параметрами: довжина, розміри екрану.

III. Висновок

Аналіз отриманих результатів дозволяє зробити висновки про оптимальні параметри резистивних плівок, при яких буде максимально проявлятися ефект придушення хвиль вищого типу при незначному впливі на основну квазі-Т хвилю.

IV. Список літератури

[1] Гулин А. І., Майстренко В. К., Раєвський С. Б., Радіонов А. А., Шишков Г. І. «микрополосковая лінія передачі» Патент № 2024119 РФ / Б.І., 1994,

№ 22, С. 122.

[2] Майстренко В. К., Радіонов А. А., Свєтлов С. Н.

До питання про спектр власних хвиль екранованої микрополосковой лінії / / Антени, 2004,

№ 1 (80), С. 46-48.

[3] Веселов Г. І., Раєвський С. Б. Шаруваті металлодіелектріческіе хвилеводи. М.: – Радіо і зв’язок, 1988.

[4] Малахов В. А., Раєвський А. С. Комплексні хвилі в екранованої микрополосковой лінії / / Радіотехніка та електроніка – Т. 44, № 1, 1999.

[5] Гоігорьев А. Д. Електродинаміка та техніка НВЧ,

М.: Вища школа, 1995.

CALCULATION OF SHIELDED MICROSTRIP LINE WITH VARIOUS CONFIGURATION OF RESISTANCE FILMS IN SUBSTRATE

Maistrenko V. K., Radionov A. A., Svetlov S. N. Nizhniy Novgorod State Technical University 24, Minin St., Nizhniy Novgorod – 603006, Russia e-mail: svetlovsn@mail.ru

Abstract – In this paper we describe the statement of the task concerning S-matrix calculation of the shielded microstrip line with resistance films in two layer substrate. The following results are shown.

I. Introduction

The shielded microstrip line (SML) is widely used as a basic waveguide in microwave devices. At the same time the input and output ports are made using coaxial line (CL). It was noted during experiments that increase of losses takes place at the junction of SML and CL into high frequency band when high type mode is propagated.

The new method of suppression for high type waves based on insert of resistant film in substrate was offered to match SML and CL. Resistance films are located into substrate to influence at the main T wave, as it is possible more slightly. In this paper we describe the numerical method of SML S-matrix calculating with various configuration of resistance film in substrate.

II. Main part

Some various configurations of resistance films in two-layer substrate were offered (Fig. 1) [1]. To calculate required difficult directing structures, they are divided into more simple base structures (Fig. 2). Each base structure consists of base lines – ordinary SML (Fig. 3) and SML with resistance films in two-layer substrate (Fig. 4). Each of them is calculated using strict electrodynamics methods, e.g. by means of method of partial regions modified in a view of the condition on the edge and by the method of surface current [2, 3].

Numerical results of base lines’ calculating are shown on Fig. 5 (ordinary SML) and Fig. 6 (SML with resistance films).

Base structure consists of three regions (Fig. 2). The field is presented in the first region as superposition of falling waves and reflected waves. As for the second region, it is presented as superposition of penetrating waves and reflected waves. And in the third regions – as superposition of penetrating waves. The tangential components are equaled on regions’ boundary. Using condition of own mode orthogonality we obtain a system of equations concerning factors of reflection and penetration. As result of the solution of this system the multiwave S-matrix turns out. As well as in [5] we calculate a multiwave S-matrix of cascade connection of multiport devices.

Results of multiwave S-matrix calculation are shown on Fig. 7, 8.

III. Conclusion

Analyzing obtained results we can recommend optimal parameters of SML with resistance films to provide suppressing own high type waves as much as possible at insignificant influence on the main T-wave.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»