Шелковніков Б. Н. *, Шелковніков А. Б. **, Djuradj Budimir **

* Національний Технічний Університет України «КПІ» Україна, 4020, 252056, м.Київ, пр.Перемоги 37 факс: +380 (44) 241-7623, e-mail: shelk (a) ukr.net Wireless Communication Research Groups, Department of Electronic Systems, University of Westminster, London W1W 6UW, UK Tel +44 207 9115139; fax +44 207 5804319, e-mail: budimid (a) wmin.ас. uk

Анотація У пропонованій статті представлена ​​інформація по останнім досягненням в дослідженні, проектуванні та реалізації компактних пасивних елементів для діапазону 2-30 Ггц на діелектричних підкладках. Це дозволяє провести порівняльний аналіз технічних рішень, засобів проектування, вибрати оптимальний варіант по заданим технічним вимогам. Автори пропонують свій шлях решеніяпостроеніе резонаторів, фільтрів, діплексоров на основі діелектричних хвилеводів з циліндричними отворами, доповненими металевої порожниною прямокутної форми. Пропонована структура дозволяє значно спростити процес виготовлення друкованих плат.

I. Вступ

Швидке і значне поширення мобільних систем зв’язку та систем широкосмугового доступу, різних військових, наукових, спеціальних застосувань визначило нові жорсткіші вимоги на елементну базу і технологію її виготовлення. Це, в першу чергу, мініатюризація, економічність (мале енергоспоживання і вартість), інтеграція при збереженні високої якості [5,7,10]. Все це привело до розробки нового покоління компактних резонаторів, переходів, фільтрів, діплексоров, мультиплексорів [1-12]. З’явилися не тільки нові матеріали і технології виготовлення, а й нові методи, засоби проектування, вимірювання. Це сучасні системи автоматизованого проектування, такі як ADS, HFSS (Agilent і Ansoft), CST Microwave Studio, LINMIC, Empire [14-18] використовують системний, нелінійний, статистичний аналіз, тривимірне моделювання та ін. Вони, як правило, інформаційно зістиковано з автоматизованими вимірювальними стендами і технологічними установками. У дослідників, проектантів, розробників з’явилися дуже потужні засоби, різко підвищують продуктивність праці і визначають прогрес в результатах.

Fig. 3. Microstrip line phase shifter simulation at 10 GHz: (a)-known technique [2]; (b)-proposed way; (c)characteristics comparison. Substrate thickness is 0.5 mm, s=10, strip width is 0.5 mm, dielectric plate thickness is 1 mm, s= 10

One of the most advantageous points of proposed device is that their layered structure allows great flexibility in design. For instance, two times increase in dielectric plate length results in twofold increase in the phase shift. According to the purpose of device, it is possible (1) to choose proper microwave dielectric, (2) to select required dimensions of sandwich structure, (3) to pick out initial size of air gap, etc. Such a design with the number degrees of freedom makes it available to apply proposed air-dielectric sandwich structure shown in all Fig. 2-3 as a component of various kinds of microwave devices with different properties.

As distinct from ferrite, from p-i-n diode and from ferroelectric phase shifters, no fundamental frequency limitation appears going over millimeter waves. To compare, microwave MEMS devices have rather big attenuation as well as they have problems with temperature stability, and increased sensitivity to mechanical vibrations.

At frequencies of 40 60 GHz and above, it is better to use dielectrics with e = 20 10, while the actuator should control much less slot of about 10 |im, so it can be more fast and have less size. Low inertia miniactuator can be rigidly fasten inside or butt-jointed to a waveguide, so the device is much more closer to the electronic type rather than to mechanical one.

III.  Conclusion

With the examples of tunable DR and filter, waveguide and microstrip phase shifter, it is shown that the idea of electromagnetic field strong perturbation by rather small mechanical displacement provides a way of fast and efficient control. A new type of electrically controlled phase shifter for microwaves and millimeter waves is proposed and tested. Phase control is realized by the dielectric plate transposition inside of rectangular waveguide. Due to especial collocation of electrodes and high-в dielectric utilization, a very small mutual displacement of dielectric plates is enough to obtain large phase shift. The effect of в-control by the air slot is especially pronounced in dielectric resonator frequency tuning. Two-DRs bandpass filter shows tunability 20%.

IV.References

[1]    De Maron et.al. Tunable resonator for microwave oscillators and filters. US Patent 5,691,677, Nov. 25, 1997.

[2]    T. Yun and K. Chang. Piezoelectric-transducer-controlled tunable microwave circuits. IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 50, pp.1303-1310, 2002.

[3]    K. Onitsuka, A. Dogan, J. F. Tressler, Q. Xu. S. Yoshikawa and R. E. Newnham. Metal-ceramic composite transducer, the Moonie. J. of Intelligent Mat. Systems and Structures, vol. 6, pp. 447-455, July 1995.

[4] У Poplavko, Y. Prokopenko, V. Molchanov, A. Dogan. Frequency-tunable microwave dielectric resonator. IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 49, pp. 1020-1026, 2001.

[5] У Poplavko, Y. Prokopenko, V. Kazmirenko, B. Kim,

M. Jeong, S. Baik. Low loss phase shifter based on piezoControlled dielectric composite. 12th Crimian Conference CriMiCo’2002, pp.376-378. ISBN 966-7968-12-X,

IEEE Cat. Number 02EX570.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.