Бєляєв Б. А., Волошин А. С. Інститут Фізики ім. Л. В. Киренського СО РАН Академмістечко, Красноярськ – 660036, Росія Тел.: 3912-494591; e-mail: Belyaev@iph.krasn.ru

Анотація – Досліджено конструкції мікрополоскових моделей смугово-пропускають фільтрів на сверхрешетках, що розрізняються законом зміни діелектричної проникності на кордонах шарів. Показано, що характеристики не залежать від виду інтерфейсу, якщо товщина перехідної області між шарами <1/4 періоду структури. Квазістатичний аналіз одновимірних мікрополоскових моделей добре узгоджується з експериментом.

I. Вступ

Сучасні технології отримання тонких плівок дозволяють виготовляти багатошаровий структури з чергуються шарів різних матеріалів, товщина яких може бути порівнянна з постійною кристалічної решітки. Такі структури відносяться до сверхрешетках і володіють рядом унікальних фізичних властивостей, завдяки яким вони є перспективними для створення різних пристроїв радіо-і оптоелектроніки [1, 2]. Зокрема, надрешітки з чергуються шарів діелектриків товщиною а 1 з діелектричною проникністю si і товщиною з & 2 з діелектричною проникністю в2 (Рис. 1) можуть служити фільтрами. В такому фільтрі,

Рис. 3. (Fig. 3.)

Експериментальна перевірка виявленої закономірності проводилася на зразку мікрополос-кового фільтра, виготовленого на підкладці з Полікор (в = 9.8) товщиною Л = 1 мм. При цьому лінії, що обмежують ширину його Полоскова провідника, описувалися функцією еліптичного синуса. Результати вимірювань (точки рис. 3) показали гарний згоду з розрахунком (лінії), в якому використовувалися реальні розміри топології структури, виміряні на мікроскопі після її виготовлення.

I. Висновок

Таким чином, досліджено вплив інтерфейсу на частотно-селективні властивості мікрополоскових моделей фільтрів на сверхрешетках з плавним зміною діелектричних властивостей. Показано, що характер інтерфейсу не відбивається на селективності пристроїв, якщо протяжність перехідного шару в сверхрешетках менше 1/4 її періоду. Виготовлена ​​микрополосковая модель надрешітки зі зміною ширини Полоскова провідника за законом еліптичного синуса показала досить гарне згоду з розрахунком.

II. Список літератури

[1]    Masataka Shirasaki, Hiroshika Nakajima, Takeshi Obo- kata, Kunihjko Asama – Appl. Opt. 1982, V. 21, № 23.

[2]    Yablonovitch E. – Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58.

[3] Бєляєв Б. А., Волошин А. С., Шабанов В. Ф. – ДАН.

2004. Т.395, № 6.

INVESTIGATION OF MICROSTRIP MODELS OF FILTERS ON THE BASE OF CRYSTAL SUPERLATTICES WITH “WASHED OUT” BOUNDARIES BETWEEN THE LAYERS

Belyaev B. A., Voloshin A. S.

Institute of Physics Akademgorodok, Krasnoyarsk – 660036, Russia e-mail: Belyaev@iph.krasn.ru

Abstract – The constructions of microstrip models of bandpass filters on the base of superlattices with different law of permittivity constant change on the interface between the layers are investigated. It is shown that responses do not depend on the form of interface when thickness of transient region is less than 1/4 of structure period. Quasistatic analysis of onedimensional microstrip models agrees with experiment well.

I.  Introduction

Advanced technologies let to create multi-layer structures the layer thickness of that is comparable with a lattice constant. Such structures are attributed to crystal superlattices. They are perspective for the creating of various applications in radio- and optoelectronics. In particular, superlattices consisted of alternating dielectric layer with thickness a1 and permittivity constant ei and layer with thickness a2 and permittivity constant s2 (Fig. 1) can be filters. In this filter as it was shown for the receiving of minimal reflection Prgf in pass band and smallest losses of passing power Ptrans relative to incident Pinc both for layer thickness and for permittivity constant corrections are required. Taking into account that boundary between the layers are always “washed out” an investigation of influence of interface on filter’s responses is important and actual problem.

II.  Main part

Study of the superlattice properties with defined change of z on the boundaries of the layers has been carried out on the microstrip analogues where the change of permittivity constant in the transient region has been simulated by the change law of strip conductor width. An influence of interface on amplitude-frequency response (AFR) of band-pass filters on the base of superlattices has been researched on the simple three-resonator construction with “washed-out” boundaries between the layers. Many different laws of strip conductor width change on defined length of transient region that could occupy not only the part but all the period of superlattice too. An AFR of microstrip models of the filters on the base of superlattices with step interface (a) and line change of strip conductor width (b), (c) are presented for the comparison on the Fig. 2. Quasistatic analysis of one-dimensional models of microstrip structure consisted of consecutively connected regular and irregular microstrip transmission lines was usee in numerical calculations. For the objective comparison all the filters have been tuned on the central frequency of the first pass band 3 GHz with 40% relative bandwidth. Tuning has been realized with the aid of parametric synthesis by means of the change of microstrip structure conductor topology. It is established that as the length of transient region increases the growth of attenuation in law- frequency stop band and reduction of attenuation in high- frequency stop band take place. Experimental verification of discovered appropriateness has been carried out on the microstrip filter sample. The lines limited the width of its strip conductor have been described by the function of elliptic sine (Fig. 3).

III.  Conclusion

Thus, an influence of interface on frequency-selective properties of microstrip models of filters on the base of crystal superlattices with smooth change of dielectric properties is investigated. It is shown that the character of interface does not affect devices’ selectivity when the length of alternating layer in superlattices is less than 1/4 of its period. Created microstrip model of superlattices with change of strip conductor width according to law of elliptic sine shows sufficiently good agreement with calculation.

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