Лексика А А, Сухін Ф Г *

Інститут Фізики ім Л В Киренського м Красноярськ, СО РАН, Академмістечко, 660036, Росія * Красноярський Державний Технічний Університет тел сл :3912-494591, e-mail: leksikov@iphkrasnru

Анотація – Наводяться результати дослідження власної добротності і поведінки перших двох мод власних коливань Полоскова резонатора на підвішеній підкладці залежно від його конструктивних параметрів

I                                       Введення

Фільтри проміжної частоти діапазону

50 . 500 MHz конструюються, як правило, на основі взаємодіючих LC-контурів Такі фільтри мають невисоку технологічність і низьку стійкість до вібраційних впливів Цих недоліків позбавлені полоськовиє фільтри на підвішеній підкладці [1,2] При розробці фільтра для досягнення оптимальної конструкції важливо знати, як поводяться власна добротність і спектр власних частот використовуваного резонатора від його конструктивних параметрів Дослідженню цих питань присвячена справжня робота

II                              Основна частина

Попередні дослідження показали, що досліджуваний резонатор дуже добре моделюється за допомогою програми MicroWave Office, тому викладені нижче результати досліджень були отримані за його допомогою

Рис 1

Fig 1

На рис1 зображена у двох проекціях конструкція резонатора в розрізі Він являє собою корпус з провідного матеріалу, в якому змонтована діелектрична підкладка резонатора Полоськовиє провідники резонатора сформовані на обох сторонах підкладки так, що значною частиною вони перекриваються за своєю довжиною, а одним кінцем виходять на протилежні краї підкладки і припаиваются до стінок корпусу

Було досліджено поведінку власної добротності резонатора ГОІ відносини частот / ϊ / ^ ι двох перших мод коливань в залежності від наступних конструктивних параметрів резонатора: На – відстані від підкладки до верхньої і нижньої стінок корпусу (висоти екрану) І / – ширини смужкових провідників, Lh / Lr – відношення величини однопроводной частини резонатора до повної довжині Полоскова провідника, Hd – товщини підкладки, і її відносної діелектричної проникності ε Слід зазначити, що власна добротність резонаторів залежить від частоти Тому для іскпюченія цього чинника при дослідженні добротності частота завжди налаштовувалася на одне і те ж значення, 200 MHz, довжиною смужкових провідників

Рис 2

Fig 2

Як виявилося, власна добротність досліджуваного резонатора не залежить від величини відносної діелектричної проникності підкладки при постійній величині тангенса кута діелектричних втрат Тому дослідження залежності добротності від інших конструктивних параметрів резонатора проводилися для ε = 80 і tg6 = 10 ‘, що відповідає кераміці ТБНС, широко використовуваної в мікрополоскової техніці

Рис 3

Fig 3

На рис 2, 3 і 4 наведені результати дослідження власної добротності QqB залежності від висоти На, ширини Полосковим провідників та / і від товщини підкладки Hd відповідно У вставках вказані значення інших конструктивних параметрів резонатора, що залишаються постійними Товщина мідних смужкових провідників 002 mm

Як видно з рис 2, власна добротність резонатора зростає із збільшенням На до 4 mm і не з-

змінюється далі Таке ж ловеденіе добротності характерно і лрі екрануванні мікрололоскових фільтрів – лрі зниженні висоти екрана Лотері резонатора збільшуються завдяки взаємодії генеруються їм лолей з екраном Також добротність зростає із збільшенням ширини лолоскового провідника W, рис 3 Подібне ловеденіе також подібно з поведінкою мікрополоскових резонаторів Воно обумовлене тим очевидним фактом, що із збільшенням ширини Полоскова провідника зменшується джоулева втрати в ньому Кардинальним чином відрізняється поведінка власної добротності досліджуваного резонатора від микрополосковой при зміні товщини підкладки У той час як добротність микрополосковой резонатора падає зі зменшенням товщини підкладки, в нашому випадку вона, навпаки, зростає, рис 4

Рис 4

Fig 4

При проектуванні фільтра важливо знати, як веде себе спектр власних частот утворюють його резонаторів від конструктивних параметрів, т к вищі моди формують паразитні смуги пропускання На практиці, як правило, досить знати, як веде себе другий мода щодо першої, тобто відношення f2/f- \ Як виявилося, це відношення зростає із збільшенням відносної діелектричної проникності підкладки ε Це також відрізняє досліджуваний резонатор від мікрополоскових, у яких це відношення практично не залежить від ε Така відмінність повязана з тим, що в мікрополоскові резонаторі ці моди мають спільну природу У резонаторі ж на підвішеній підкладці ці моди різні за своєю природою Перша мода в даному випадку – це скоріше резонанс коливального контуру на квазі-зосереджених елементах А прототипом другий моди є перша мода четвертьволнового микрополосковой резонатора, заземлюючих площина якого «заземлена» через порівняно велику індуктивність

За своїм характером залежності f2/f- \ від На, \ N і Hd виявилися подібні таким же залежностям добротності (рис 2-4) При тих же значеннях конструктивних параметрів, зазначених у вставках, сама величина відносини змінювалася від 33 до 42 в першому випадку, від 21 до 45 в другому і від 88 до 2 у третьому У цьому знову проявляється кардинальна відмінність від мікрополоскових резонаторів, у яких величина h H практично не залежить від вищеназваних конструктивних параметрів [3]

Відносну раздвіжку власних частот f2/fi можна ще збільшити, зменшуючи перекриття смужкових провідників резонатора, тобто збільшуючи параметр L /, / Lr Однак така поведінка спостерігається лише до значень ии ~ 03, далі частоти f2U fi починають знову зближуватися

Отримані результати свідчать про те, що на основі смужкових резонаторів на підвішеній підкладці можна конструювати фільтри метрового і дециметрового діапазону довжин хвиль з високими електричними характеристиками

IV                           Список літератури

[1] Б А Бєляєв, А А лексику, В В Тюрнев, А В Казаков, Патент РФ № 2237320, Бюл З № 27, 2004

[2] Б А Бєляєв, А А лексику, В В Тюрнев, А В Казаков, CriMiCo2005, р 506-507

[3] Б А Бєляєв, В В Тюрнев, А К Єлісєєв, Г М Рагзін, Препринт № 415Ф, ІФ СО РАН, 1987

STRIPLINE DOUBLE-WIRE RESONATOR ON SUSPENDED SUBSTRATE

A A Leksikov, F G Sukhin Institute of Physics Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russia

Abstract – Qo-factor and frequency ratio of the first two modes in the stripline resonator on suspended substrate are investigated as a function of the structure parameters

I                                         Introduction

A novel filter based on resonators formed by strip conductors on the suspended substrate demonstrates good performance in 50..500 MHz frequencies band [1,2] To obtain optimal construction in filter designing it is useful to know how the structure parameters of the resonator influence its Qo-factor and natural frequencies

II                                        Main Part

The preliminary investigation has shown that the resonator is good modeled by MicroWave Office, so the data were obtained with a help of this software

Fig 1 shows the structure of the resonator It is a housing made from conducting material and containing dielectric substrate On the substrate faces strip conductors are formed in such manner that these overlap and come out to the opposite edges of the substrate and are soldered there to the housing walls

Qo-factor appeared to be independent on substrate dielectric constant ε with dielectric loss tangent to be constant, so it was investigated for s = 80and tg5 = 10”. Fig 2 depicts Qo-factor vs the distance Hg between the substrate and top and bottom walls of the resonator housing Fig 3 shows the Qo-factor vs the width \N of stripline conductors forming the resonator Fig 4 demonstrates Qo-factor as a function of substrate thickness Hd Shown in the insets are the parameters remaining constant The first two dependencies are typical for microstrip resonators, whereas the latter has a contrary behavior It should be noted, Qo-factor is a value dependent on the frequency, and therefore in the investigation the frequency of the first mode was tuned to the constant value 200 MHz by the strip conductors’ length changing

Ratio of the first two modes frequencies /i/^i showed a behavior significantly differing from that in microstrip resonators Firstly, this value grows with increasing the dielectric constant ε of the substrate Secondly, the curves of f2/^ivs Ha, \N and Hd were similar to those of Qo-factor, and the ratio values drop in the interval from 2 to 88 In a microstrip resonator value /ί/ίι does not depend on ε, Ha, І / and Hd [3] Such difference is due to the fact of these modes having different nature The first one is actually a resonance of oscillation circuit formed by quasi-lumped elements The second one originates from the first mode of quarter-wave microstrip resonator whose earthed plane is «earthed» through an inductance

Relative shift of frequencies /ί/ίι still may be more increased by decreasing the value of strip conductors overlapping LnlLr down to 03, then fi and /icome close again

III                                       Conclusion

The obtained data demonstrate an ability of designing filters of meter and decimeter wave band with good performance on the base of stripline double-wire resonators on suspended substrate

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р