автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.07, диссертация на тему:Микрополосковые частотно-селективные устройства СВЧ на резонансных отрезках металлодиэлектрических замедляющих систем

Кухаренко Александр Сергеевич

МИКРОПОЛОСКОВЫЕ ЧАСТОТНО-СЕЛЕКТИВНЫЕ УСТРОЙСТВА СВЧ НА РЕЗОНАНСНЫХ ОТРЕЗКАХ МЕТАЛЛОДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАМЕДЛЯЮЩИХ

СИСТЕМ

Специальность: 05.12.07 "Антенны, СВЧ устройства и их технологии"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2011

1 2 МАЙ 2011

4845592

Работа выполнена на кафедре «Лазерные и микроволновые информационные системы» Московского государственного института электроники и математики (технического университета)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Елизаров Андрей Альбертович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Ведущее предприятие: ЗАО «Национальный институт радио и

инфокоммуникационных технологий»

Защита состоится «26» мая 2011 г. в 16 часов на заседании Диссертационного Совета Д.212.133.06 Московского государственного института электроники и математики (технического университета)

по адресу: 109028, г. Москва, Большой Трехсвятительский пер., 3/12. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЭМ (ТУ).

Автореферат разослан «/>? » апреля 2011г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета Д.212.133.06

Солнцев Виктор Анатольевич

кандидат технических наук Титов Андрей Петрович

профессор

Грачев Н.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В современных радиотехнических системах связи, радиолокации и радиомониторинга широко используются частотно-селективные (частотно-избирательные) устройства СВЧ (ЧСУ СВЧ), представляющие собой фильтры нижних частот, фильтры верхних частот, полосно-пропускающие, полосно-заграждающие фильтры и фильтры верхних гармоник.

В диапазоне СВЧ ЧСУ реализуются на основе линий передачи с распределенными параметрами - волноводных, коаксиальных, микрополосковых и др., а также в виде комбинированных и гибридных устройств с распределенными и сосредоточенными элементами [1 *, 2*]. Особо следует выделить частотные фильтры, выполненные на основе диэлектрических резонаторов [3*], а также периодических и замедляющих систем (ЗС) [4* - 7*]. Интерес к таким структурам закономерен, поскольку их применение, благодаря резонансным явлениям в диэлектриках с большой диэлектрической проницаемостью и эффекту замедления электромагнитных волн, позволяет создавать новые микрополосковые частотно-селективные устройства (МЧСУ) СВЧ с габаритными размерами значительно меньшими рабочих длин волн, обладающие улучшенными электрическими характеристиками и низкой стоимостью [8*].

Состояние вопроса

Проблема миниатюризации СВЧ устройств остро встала во второй половине прошлого века. Она была частично решена благодаря созданию гибридных и объемных интегральных схем СВЧ [9*], включающих в себя различные устройства и их элементы, такие как смесители, гетеродины, усилители, генераторы, переключающие устройства и т.п. Однако в сравнении с активными твердотельными элементами, МЧСУ СВЧ наиболее трудно поддаются миниатюризации даже в случае планарных схем СВЧ, вследствие достаточно высоких потерь на излучение и существенных трудностей при согласовании устройств по волновому сопротивлению [10*]. Использование же сосредоточенных элементов и комбинированных схем с распределенными и сосредоточенными элементами весьма ограничено из-за низкой добротности последних.

В современной технике СВЧ наиболее широко используются миниатюрные МЧСУ трех основных типов: на основе микрополосковых фильтров (МПФ), на диэлектрических резонаторах (ДР) и на поверхностно-акустических волнах (ПАВ) [11*]. Заметное улучшение параметров МЧСУ СВЧ можно получить, используя в

конструкциях проводники в виде микрополосковых спиральных, меандровых, штыревых, лестничных и т.п. периодических и ЗС, а также керамические подложки с высокими значениями диэлектрической и (или) магнитной проницаемости. Габаритные размеры таких устройств могут быть уменьшены практически прямо пропорционально величине коэффициента замедления без заметного ухудшения их добротности. Еще более значительного улучшения характеристик подобных устройств можно достичь при криогенных температурах с использованием явления высокотемпературной сверхпроводимости [12*, 13*].

Цель диссертации

Исследование дисперсионных свойств электромагнитных волн в микрополосковых структурах на резонансных отрезках одиночных и связанных металлодиэлектрических ЗС для создания функциональных элементов, узлов и модулей, обеспечивающих миниатюризацию частотно-селективных устройств СВЧ техники.

Для достижения указанной цели необходимо решение следующих задач: •исследование микрополосковых металлодиэлектрических систем с преимущественно сосредоточенными в пространстве электрическим и магнитным полями, в том числе, при близком к равномерному распределению для выбранного поля;

•реализация для выбранных типов одиночных и связанных микрополосковых металлодиэлектрических систем требуемых коэффициентов замедления, затухания, добротности и волновых сопротивлений;

• обеспечение условий согласования распространения медленных волн в микрополосковых металлодиэлектрических системах с условиями их распространения в окружающих средах при заданном распределении электромагнитного поля.

Методы исследования

Исследования проведены с помощью математических аппаратов электродинамики и теории электромагнитного поля; теории электрических цепей и сигналов; численных методов и компьютерного моделирования; изготовленных экспериментальных макетов и устройств.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректностью используемых и опубликованных математических выводов и моделей; согласованностью ряда полученных результатов с опубликованными в отечественной и зарубежной печати; результатами компьютерного моделирования,

экспериментальных исследований и внедрением разработанных элементов и устройств в производство.

Научная новизна, основные научные положения и результаты На защиту выносятся перечисленные ниже новые результаты, полученные в работе:

1. Методика расчета и компьютерного моделирования МЧСУ СВЧ на резонансных отрезках одиночных и связанных металлодиэлектрических ЗС, основанная на комбинированном использовании численных и приближенно-аналитических моделей и методов, в частности, численного метода моментов в сочетании с приближенно-аналитическими методами, основанными на замене электродинамической структуры эквивалентной длинной или многопроводной линией и последующем определении её погонных параметров с учетом дисперсии.

2. Исследованные физические и конструктивные особенности микрополосковых отрезков одиночных и связанных металлодиэлектрических ЗС, позволяющие обеспечить на основе использования резонансных явлений в диэлектриках с большой относительной диэлектрической проницаемостью и эффекта замедления электромагнитных волн, уменьшение геометрических размеров электродинамических структур прямо пропорционально величине коэффициента замедления без существенного снижения их добротности, и создавать конструкции микрополосковых частотно-селективных СВЧ устройств с габаритными размерами, значительно меньшими рабочих длин волн, обладающие улучшенными электрическими характеристиками и низкой стоимостью.

3. Результаты экспериментальных исследований и компьютерного моделирования предложенных МЧСУ СВЧ на отрезках одиночных и связанных металлодиэлектрических ЗС, подтверждающие результаты аналитического расчета:

- микрополоскового трансформатора-фильтра низких частот на штыревой ЗС, выполненного на диэлектрической подложке из стеклотекстолита с габаритными размерами 112 х 41,5 мм, обеспечивающего широкополосную трансформацию волнового сопротивления с 25 на 50 Ом при максимальной крутизне АЧХ вблизи частоты отсечки - частота среза на уровне (- 5) дБ составляет 1,0 ГГц, а на частоте 1,2 ГГц затухание уже более 40 дБ.

- микрополосковой фидерной линии на основе ЗС типа «зигзаг» с продольно-проводящим экраном, обеспечивающей устойчивый участок с аномальной дисперсией в диапазоне от 3,5 до 8 ГГц и последующую минимальную дисперсию

вплоть до 12 ГГц, при использовании подложки с габаритными размерами 91 х 47 мм, с относительной диэлектрической проницаемостью 9,8 и толщиной 1,5-2 мм.

- микрополоскового фильтра низких частот, выполненного на диэлектрической подложке из поликора с габаритными размерами 96,5 х 64 мм на основе параллельных отрезков металлических зигзаг-линий и расположенной симметрично между ними диэлектрической зигзагообразной вставки - резонатора с высокой диэлектрической проницаемостью, обеспечивающего отсутствие высших полос пропускания (затухание более 25 дБ) и максимальную крутизну АЧХ вблизи частоты отсечки (частота среза на уровне (- 3) дБ составляет 2,2 ГГц, а на частоте 2,25 ГГц затухание уже более 30 дБ).

- микрополоскового полосно-пропускающего фильтра, выполненного на диэлектрической подложке из поликора с габаритными размерами 90,5 х 47 мм, на основе металлического отрезка зигзаг-линии и периодической структуры из диэлектрических вставок - резонаторов с высокой диэлектрической проницаемостью, обеспечивающего полосу пропускания 2,0...2,7 ГГц при коэффициенте затухания не превышающем 3 дБ (на границах полосы ~ 5 дБ), а вне полосы - 80... 100 дБ, а также возможность электронной перестройки частоты за счет соединения противоположных концов диэлектрических вставок - резонаторов с металлическим экраном, выполненным с обратной стороны печатной платы, с помощью ПЛИС ЕРМ 3032 компании Айпе1.

- микрополосковой антенны для радиочастотной идентификации (М-ГО) в диапазоне 866 - 915 МГц, выполненной на подложке из стеклотекстолита с внешним диаметром 110 мм на основе круговой меандр-линии, обеспечивающей при изменении коэффициента замедления от 4 до 6, равномерную осевую диаграмму направленности излучения с круговой поляризацией, ортогональную плоскости подложки.

Апробация работы

Основные теоретические и практические результаты диссертации докладывались и обсуждались на 7 Международных и Всероссийских научно-технических конференциях: конференции молодых специалистов «Пульсар-2005», Москва, 2005; Международных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП)», Саратов, 2006, 2008; VI Международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов» Казань, 2007; Всероссийской научно-практической конференции

«Математика, информатика, естествознание в экономике и в обществе», Москва, 2009; ЬХ1, ЬХУ Научных сессиях, посвященных Дню радио, Москва, 2006,2010.

Практическая ценность и внедрение результатов

Основные результаты диссертации получены при выполнении научно-исследовательских и инициативных работ, выполненных в МИЭМ при участии автора за период 2005-2010 г.

Научные и практические результаты работы используются в ООО «ДИИП-СЕРВИС», ООО «НТЦ АЛЬФА 1» и в учебном процессе МИЭМ при подготовке инженеров по специальности 210105 "Электронные приборы и устройства", а также бакалавров и магистров по направлению 210100 «Электроника и микроэлектроника».

Использование результатов подтверждено соответствующими актами и заключениями.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 15 работ, включая 2 статьи в российских журналах (по списку ВАК РФ), 8 статей в трудах российских и международных конференций, 5 патентов РФ на изобретение.

Структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложения. Общий объем диссертации составляет 137 страниц, включая 72 рисунков, библиографический список из 104 отечественных и зарубежных источников на 11 страницах, приложения с актами использования результатов на 3 страницах.

Во введении к диссертации обоснована ее актуальность, рассмотрено состояние вопроса, сформулированы цели, задачи и методы исследований, научная новизна, основные положения, выносимые на защиту, вопросы практической ценности, внедрения результатов, апробации и публикаций. Приводится краткое содержание каждой из глав.

В первой главе проведен обзор современного состояния и тенденций развития современных МЧСУ СВЧ, включая комбинированные и гибридные устройства на основе диэлектрических резонаторов и резонансных отрезков периодических и ЗС. Рассмотрены физические и конструктивно-технологические особенности таких устройств и их элементов, проанализированы частотные характеристики и возможность их миниатюризации, показаны тенденции дальнейшего развития. Сделан вывод об актуальности поставленной научной задачи.

На основе выполненного обзора показано, что перспективным является разработка комбинированных и гибридных устройств на основе диэлектрических резонаторов и

7

резонансных отрезков периодических и ЗС. Благодаря резонансным явлениям в диэлектриках с большой диэлектрической проницаемостью и эффекту замедления электромагнитных волн в таких устройствах, появляется возможность создания МЧСУ СВЧ с габаритными размерами значительно меньшими рабочих длин волн, обладающих улучшенными электрическими характеристиками и низкой стоимостью.

Проанализированы существующие методы расчета, проектирования и компьютерного моделирования, которые могут быть использованы для определения основных характеристик и параметров МЧСУ на резонансных отрезках замедляющих мегаллодиэлектрических систем. Подчеркнута эффективность использования приближенно-аналитических моделей и методов, в частности метода, основанного на замене электродинамической структуры эквивалентной длинной линией и последующем определении её погонных параметров с учетом дисперсии.

Во второй главе проанализирована возможность применения приближенно-аналитических моделей и методов для расчета и проектирования МЧСУ СВЧ на резонансных отрезках металлодиэлектрических ЗС. В частности, рассмотрен метод эквивалентных длинных линий, основанный на замене электродинамической структуры трехпроводной эквивалентной линией (рисунок 1), позволяющий относительно просто учитывать влияние параметров сред и геометрических размеров проводников на величину коэффициента замедления раздельно в каждой из областей, прилегающих к импедансному проводнику.

и

Рисунок 1 - Модель МЧСУ на полосковой ЗС и ее замена трехпроводной эквивалентной линией

Рассмотрена обобщённая модель МЧСУ на полосковой ЗС в виде бесконечно тонкого импедансного проводника шириной А с шагом Л и расположенной параллельно на расстоянии IV = Ьз поверхности с идеальной проводимостью в продольном направлении (рисунок 1). В предположении, что область 2 между продольно проводящей поверхностью и импедансным проводником заполнена магнитодиэлектриком с £2 = £', и = 1, а также, что все составляющие поля волны представлены нулевыми пространственными гармониками, при достаточно большом замедлении и равенстве поперечных постоянных в обеих областях т, считая 2лЬ = А,

получены выражения для погонных емкостей и индуктивностей эквивалентной трехпроводной линии С, = А ■ т ■ £0, С2 = А ТЕ0е с1\гм т, Ц = Ь2 = А^0 /й2г, относительного замедления пш = тМ<А = 2(1+£ с/Му т) и волнового сопротивления 2^=0&/тув(и,/*0)/(1 + в с//шг)й2г2 .

Проанализирована модель МЧСУ на микрополосковой меандр-линии (рисунок 2). Структура расположена на одной стороне экранированной диэлектрической подложки с проницаемостью е и толщиной Ъ; р - ширина проводников, Л - расстояние между серединами проводников, Н - ширина меандр-линии. Толщина проводников пренебрежимо мала, а проводимость проводников и экрана — идеальна. Для такой модели в приближении малости сдвига фазы волны между соседними проводниками (0 < л/6) и представлении составляющих поля волны электрического типа только нулевой пространственной гармоникой, а магнитного типа в виде суммы плюс первой и минус первой гармоник, получено обобщенное дисперсионное уравнение, из

2 Ита\ + есЛЬт„

которого найдено выражение для относительного замедления пот =—--¡—

* 1 + с^ Л

где го - поперечная постоянная нулевой гармоники.

С помощью МаЛСАХ) получены зависимости пот от пропорционального частоте параметра 2Н / ХЕ, где Л£ - длина волны в диэлектрической подложке (рисунок 2). Параметром кривых является также величина а = 7гЬ/ Н.

Из полученных зависимостей (рисунок 2) видно, что при малых значениях а относительное замедление растет, причем дисперсия практически линейна, что объясняется сосредоточением поля замедленной волны вблизи поверхности меандр-линии. С увеличением а концентрация поля снижается, при этом замедление уменьшается достаточно сильно, и дисперсия с ростом параметра 2Н / Ле начинает увеличиваться квадратично.

обл.2 П-

р 0.1 од о.з 2НЛ,

Рисунок 2 - Модель МЧСУ на микрополосковой меандр-линии и её дисперсионные характеристики 9

Для обобщенных моделей МЧСУ на связанных ЗС в случаях синфазного и противофазного возбуждения (рисунки 3,4), предложены приближенно-аналитические соотношения, модифицирующие метод эквивалентных длинных линий с учетом их дисперсионных свойств.

В частности, при противофазном возбуждении симметричные связанные ЗС можно заменить двумя последовательно соединенными линиями, каждая из которых представляется в виде рассмотренной выше модели (рисунок 1). Однако, в отличие от одиночной системы, к потоку магнитного поля, возбуждаемого поперечными составляющими токов в одном импедансном проводнике, прибавляется часть потока магнитного поля, возбуждаемого другим проводником, что приводит к увеличению погонной индуктивности каждого из проводников в [1 + ехр(- 2ит)] раза. В

результате имеем 1, =Ь2 = Л,и0[ехр(-2и,г)]//)2г. Это проводит к увеличению

относительного замедления пот2={^ + £ с11тт\2 - //гит)> и волнового сопротивления

гг={/3/т \14(И0/Е0){2-1Ь*т)/[1 + е сйптУт2.

11 1-Н^ \\Ш

^^ / / 2 \ \

Рисунок 3 - Распределение напрхженностей электрического (Е) и магнитного (Н) полей при противофазном возбуждении связанных ЗС: 1,2 - импедансные проводники; 3 - диэлектрическая подложка (экран)

Рисунок 4 - Распределение напряженностей электрического (Е) и магнитного (Н) полей при синфазном возбуждении связанных ЗС : 1,2 - импедансные, 4 - экранный проводники, 3 -диэлектрическая подложка (экран) Для указанных расчетных моделей получены выражения для пропорциональных

квадрату относительного замедления значений добротности, составляющих более 4,5» 103 на частотах, превышающих 106 Гц при резонансных размерах струюур порядка 10"3 м.

10

Сделан вывод о возможности миниатюризации и перспективности использования таких структур дм МЧСУ СВЧ на резонансных отрезках металлодиэлектрических ЗС.

В третьей главе дан краткий обзор современных программных средств для электромагнитного моделирования электродинамических структур. Показано, что для компьютерного анализа МЧСУ СВЧ наиболее эффективно использование программного пакета AWR Design Environment (Microwave Office), относящегося к 2.5-D моделирующим программам и реализованного на основе метода моментов. Отмечено, что метод моментов, в отличие от методов конечных разностей и конечных элементов, на которых базируются 3-D программы, требует гораздо меньше машинного времени, что существенно ускоряет процессы расчета и моделирования.

Проанализированы возможности и особенности алгоритма численного моделирования с помощью AWR Design Environment (Microwave Office) МЧСУ СВЧ, выполненных на основе односторонних и двухсторонних печатных плат. Отмечено, что в результате применения программных средств AWR Design Environment (Microwave Office) могут быть уточнены аналитические расчеты для проектируемых МЧСУ СВЧ на отрезках резонансных металлодиэлектрических ЗС.

В четвертой главе предложены, теоретически обоснованы, численно и экспериментально исследованы новые МЧСУ СВЧ на резонансных отрезках металлодиэлектрических ЗС. В результате компьютерного моделирования и экспериментальных исследований подтверждена возможность реализации с помощью разработанных микрополосковых структур требуемых значений коэффициентов замедления, затухания и волновых сопротивлений, обеспечивающие возможность их миниатюризации и многофункционального использования.

Теоретически обоснован, численно и экспериментально исследован новый микрополосковый трансформатор - фильтр низких частот на штыревой ЗС (рисунок 5). В конструкции такого МЧСУ между импедансными проводниками с разными волновыми сопротивлениями 1 и 2, и шириной, соответственно, IV/ и W2, которые нанесены с помощью металлизации с одной стороны диэлектрической подложки, располагается частотно-селективная трансформирующая секция 3, выполненная в виде микрополосковой импедансной штыревой гребенки с симметричным относительно ее основания расположением штырей, и огибающих концы штырей с зазором двух наклонных планок 4, соединенных с изотропным металлическим экраном, находящимся с другой стороны диэлектрической подложки.

Рисунок 5 - Конструкции и модель согласующего трансформатора-фильтра низких частот в программе AWR Design Environment

На рисунке 6 показаны результаты численного моделирования устройства, полученные с помощью программы AWR Design Environment (Microwave Office v.6.53) в виде зависимостей безразмерного параметра Su, характеризующего согласование структуры (графики 1, 2) и комплексного коэффициента передачи S2] в дБ (графики 3, 4), от частоты в ГГц. Графики 1 и 3 получены для 4-х штыревой гребенчатой секции, графики 2 и 4 - для 5-ти штыревой. Ширина Wj импедансного проводника для обеих топологий структур соответствует волновому сопротивлению 25 Ом, W2 - волновому сопротивлению 50 Ом.

зо Graph 1

1 ■ ж/. , 2 к i * » I

■X -ад Л

1 —е- IS(1.1)1 2 -!HS|1,1|I 3 DB(|S(2.1)j) 4 --&Ш(Н2.1]|| -У V «ЛИ

01X05 1 Frequency (GHz) 2 3

Рисунок 6 - Результаты численного моделирования S-параметров модели согласующего трансформатора-фильтра низких частот в программе AWR Design Environment

Из анализа данных кривых следует, что увеличение числа штырей гребенчатой секции улучшает фильтровые свойства трансформатора и сдвигает АЧХ в более низкочастотную область при практически неизменном согласовании. При этом для 5-ти штыревой структуры, крутизна АЧХ вблизи частоты отсечки максимальна -частота среза на уровне (- 5) дБ составляет 1,0 ГГц, а на частоте 1,2 ГГц затухание уже более 40 дБ. Величина зазора между гребенкой и планками также влияет на крутизну АЧХ, и целесообразно ее выбирать минимальной.

Экспериментальные исследования АЧХ макета трансформатора - фильтра низких частот на штыревой ЗС проведены с помощью измерителя комплексных коэффициентов передачи Р4-37. Макет устройства представлял собой 5-ти штыревую структуру, выполненную на подложке из стеклотекстолита с размерами 120x48 мм и включался в схему «на проход», что позволило измерить его коэффициенты передачи. Схема стандартной измерительной установки, работающей в поддиапазоне 1250 — 3000 МГц приведена на рисунке 7.

Рисунок 7 - Структурная схема измерительной установки Результаты компьютерного моделирования и эксперимента, полученные для параметра вгь представлены на рисунке 8.

Рисунок 8 - Результаты компьютерного моделирования и экспериментального измерения конструкции трансформатора - фильтра низких частот Сравнение компьютерного моделирования и эксперимента показывает, что

разница результатов находится в пределах допустимой погрешности и не превышает

3%.

В настоящее время в связи с уплотнением городских застроек, ужесточением требований к показателям качества и габаритам элементов антенн, возникает проблема создания фидерных линий и устройств, обладающих небольшими размерами и работающих в широком диапазоне частот. Одним из способов уменьшения продольных размеров таких устройств является построение питающих

фидерных линий с аномальной дисперсией. При этом с ростом частоты колебаний фазовая скорость увеличивается при сохранении электрической длины фидерной линии, а наличие замедления позволяет сократить геометрическую длину антенны в целом. Конструкция предложенной и исследованной микрополосковой фидерной линии с аномальной дисперсией представлена на рисунке 9. Волна в такой линии возбуждается между токонесущим зигзаг-проводником 2 и экраном 3, содержащим, по меньшей мере, две продольные щели. Такая конструкция экрана 3 с продольной проводимостью обеспечивает практически полную концентрацию энергии электрического поля замедленной волны внутри диэлектрической подложки 1 фидерной линии. Электрическое соединение соседних проводников экрана с помощью перемычек 4, необходимое для возбуждения колебаний в линии, осуществляется поочередно, то в центре, то на периферийных областях.

Рисунок 9 - Микрополосковая фидерная линия с аномальной дисперсией и её характеристики

Приближенно-аналитический расчет такой электродинамической структуры рассмотрен выше (модель на рисунке 1). На рисунке 9 приведены полученные численно с помощью МаАСАО дисперсионные характеристики микрополосковой фидерной линии в виде зависимостей коэффициента замедления от частоты при использовании подложек с габаритными размерами 91x47, диэлектрической проницаемостью 9,8 и толщинами 1,5 и 2 мм. Из представленных зависимостей видно, что в диапазоне от 3,5 до 8 ГГц обе характеристики имеют участки с аномальной дисперсией, при которой фазовая скорость увеличивается с ростом частоты. При дальнейшем увеличении частоты, вплоть от 11-12 ГГц характеристики практически горизонтальны, что соответствует минимальным дисперсионным потерям в микрополосковой фидерной линии.

На рисунке 10 приведены результаты экспериментальных измерений макета. На том же рисунке для сравнения показан участок АЧХ, полученной при помощи компьютерного моделирования. Видно, что результаты экспериментальных

измерений отличаются от результатов компьютерного моделирования не более чем на 3%.

Рисунок 10 - Сравнение результатов экспериментального измерения и компьютерного моделирования параметра S21 микрополосковой фидерной линии

Особый интерес представляет одновременное использование в МЧСУ СВЧ периодических структур из металла и диэлектрика, что приводит к новым физическим свойствам и возможностям их применения. Известно, что металлические проводники микрополосковой периодической структуры при последовательном включении в линию передачи пропускают электромагнитные волны, начиная с нулевой частоты - и до частоты отсечки, которая определяется параметрами ЗС. Располагая в такой структуре периодические диэлектрические вставки - резонаторы с толщиной, превышающей вдвое толщину подложки, получаем еще одну, более низкую частоту отсечки, что объясняется несколько большими, чем у металла, потерями. Если же диэлектрические вставки выполнить из диэлектрика с относительной проницаемостью, на порядок большей, чем проницаемость подложки, то такая периодическая структура будет вести себя подобно металлической, практически не поглощая замедленные электромагнитные волны, а отражая их. Таким образом, получаем суперпозицию волн металлических проводников и периодической диэлектрической структуры, что обеспечивает четкую фиксацию частот отсечки, отсутствие высших полос пропускания, а также габаритные размеры микрополоскового устройства меньше центральной рабочей длины волны при достаточно высокой собственной добротности структуры в диапазоне СВЧ.

Возможность практического применения изложенной выше методики подтверждена результатами моделирования микрополоскового ФНЧ, полученными с помощью AWR Design Environment. Конструкция микрополоскового ФНЧ представлет собой металлические проводники в виде параллельных отрезков зигзаг-

15

линий 2 и расположенную симметрично между ними диэлектрическую зигзагообразную вставку 3, выполненные на диэлектрической подложке 1 из поликора с габаритными размерами 96,5 х 64 (рисунок 11).

На рисунке 12 показаны характеристики коэффициента затухания (параметра 821) в дБ от частоты в ГТц для одиночного отрезка металлической зигзаг-линии (кривая 1), для фильтра на отрезке зигзаг-линии, состоящего из трех параллельных металлических проводников (кривая 2) и для фильтра на металлодиэлеетрической зигзаг-линии (кривая 3). Все три структуры имеют практически равные частоты отсечек 2,0...2,2 ГТц, но сильно отличаются по величине коэффициента затухания и крутизне фронта АЧХ. Из анализа данных кривых (рисунок 12) следует, что крутизна АЧХ 3 фильтра, в отличие от 1 и 2, вблизи частоты отсечки максимальна - частота среза на уровне - 3 дБ составляет 2,2 ГТц, а на частоте 2,25 ГГц затухание уже более 30 дБ.

Одновременное использование в МЧСУ СВЧ периодических ЗС из металла и диэлектрика позволило создать также новый полосно-пропускающий фильтр, выполненный на диэлектрической подложке 1 из поликора с габаритными размерами 90,5 х 47, содержащий металлический проводник в виде отрезка зигзаг-линии 2 и периодическую структуру из диэлектрических вставок - резонаторов 3 (рисунок 13).

На рисунке 14 показаны характеристики параметра 821 в дБ от частоты в ГГц для отрезка зигзаг-линии (кривая 1), для фильтра на отрезке зигзаг-линии с центральными металлическими проводниками (кривая 2) и для фильтра на отрезке зигзаг-линии с центральными диэлектрическими вставками (кривая 3). Поскольку топология металлических проводников всех трех структур идентична, то они имеют практически равные частоты отсечек 2,7.. .2,8 ГГц, но сильно отличаются по величине коэффициента затухания (821). АЧХ 3, в отличие от 1 и 2, демонстрирует наличие второй, более низкой частоты среза, вызванной периодичностью диэлектрических

»21 .дБ

Рисунок 11 - Конструкция микрополоскового фильтра низких частот

Рисунок 12 - Результаты моделирования фильтра низких частот в программе AWR Design Environment

вставок-резонаторов, что позволяет получить фильтр с полосой пропускания 2,0...2,7 ГГц. При этом коэффициент затухания в полосе пропускания не превышает 3 дБ (на границах полосы ~ 5 дБ), а вне полосы - 80... 100 дБ.

V .,4-......... \ tr"

/ \ ¿"3 с:-'" v.*-/ ......... 1 ^ / \ /"Sr^

г-ервпзп»: ^ 3 v

Рисунок 13 - Конструкция микрополоскового полосно-пропускающего фильтра

Рисунок 14 - Результаты моделирования полосно-пропускающего фильтра в программе AWR Design Environment

В рассмотренных выше конструкциях фильтров центральные металлические проводники или диэлектрические вставки-резонаторы имели контакты только с отрезком зигзаг-линии. Соединения противоположных концов диэлектрических вставок с металлическим экраном, выполненным с обратной стороны печатной платы, позволяют изменять полосу пропускания фильтра. Обеспечивая соединения центральных элементов фильтра с экраном, получим микрополосковый модуль с электронной перестройкой полосы пропускания. Разработан вариант такого СВЧ модуля, в котором переходные заземляющие проводники подключаются к диэлектрическим вставкам при помощи транзисторных СВЧ ключей HRF SW1000, управление которыми организовано при помощи ПЛИС ЕРМ 3032 компании Atmel.

На рисунке 15 представлены результаты экспериментального измерения параметров S21 микрополоскового полосно-пропускающего фильтра. Сравнивая полученные данные с данными компьютерного моделирования можно увидеть, что среднее отличие результатов составляет 5%.

120 180 2« 300 360 <20,

/)

Эксперимент^ j

720 reo WO 900 360 1020 1080 11X0 12Ю 1260

F[MTu]

S2iia6]

Рисунок 15 - Сравнение результатов экспериментального измерения и компьютерного моделирования параметра Э21 микрополоскового полосно-пропускающего фильтра

Проведено теоретическое обоснование и компьютерное моделирование микрополосковой антенны на круговой меандр-линии, предназначенной для радиочастотной идентификации (КРШ). На современном этапе развития технологии ЯПО требуется разработка и создание малогабаритных излучателей и антенн, геометрические размеры которых много меньше излучаемых или принимаемых длин волн. Одним из способов решения указанной задачи является возможность миниатюризации путем использования в микрополосковых ЯРШ антеннах спиральных и меандровых структур. Однако, мкрополосковые спиральные антенны, выполненные на базе одиночных или связанных радиальных круговых или прямоугольных резонаторных структур, с арифметической, логарифмической или эллиптической намоткой, обладают осевым излучением с вращающейся круговой или эллиптической поляризацией, которая в дальней зоне излучения вырождается в линейную, что ухудшает кросс-поляризационные свойства и затрудняет возможности их применения для радиочастотной идентификации в диапазоне 866 - 915 МГц. Поэтом}' предложено использовать отрезок периодической ЗС в виде меандр- или зигзаг-линии. На рисунке 16 показаны варианты топологии антенн, выполненных на подложках с диэлектрической проницаемостью 5,6, внешним диаметром 110 мм, внутренним 83 мм, при ширине микрополоскового проводника 4,5 мм.

Рисунок 16 - Варианты топологии антенны на круговой меандр-линии Экспериментально полученные дисперсионные характеристики для зигзаг-линии показали достаточно равномерное изменение коэффициента замедления в рабочем диапазоне частот антенны от 2 до 4, а для меандр-линии - от 4 до 6, что позволяет прямо пропорционально величине замедления уменьшать геометрические размеры таких структур при сохранении их прежней электрической длины. При этом максимальная длина волны антенны определяется её максимальной электрической длиной, а минимальная - точностью изготовления структуры вблизи точки питания.

Анализ диаграмм направленности (рисунок 17), рассчитанных в программе ММАЫА-САЬ V. 1.2.0.20 для варианта антенны на основе круговой меандр-линии, подтвердило наличие у данной структуры осевого излучения с круговой

поляризацией, ортогонального плоскости подложки. При этом на рабочей частоте антенны 866 МГц достигается наиболее равномерная диаграмма направленности. С увеличением частоты до 915 МГц появляется изрезанность, что объясняется ростом потерь на излучение. Проведенное моделирование аналогичных микрополосковых антенн на базе круговых меандр- и зигзаг-линий с меньшим числом периодов также показало увеличение изрезанности диаграмм направленности, что связано с уменьшением коэффициентов замедления таких структур.

Рисунок 17 - Диаграммы направленности, рассчитанные в программе ММАКА-ОА1.

Экспериментальное исследование АЧХ макета микрополосковой антенны на

круговой меандр-линии проводилось при помощи установки на основе измерителя коэффициентов передачи и отражения Р2М-04 «Микран».

Результаты измерения КСВН антенны приведены на рисунке 18. Из анализа графика видно, что согласование достигается на частоте 852 МГц. Поскольку расчетная частота составляет 866 МГц, данные расчета и эксперимента совпадают с точностью до 1.63%

Экспериментально измеренный участок диаграммы направленности приведен на рисунке 19. Полученная характеристика подтверждает равномерную осевую диаграмму направленности излучения с круговой поляризацией, ортогональную плоскости подложки.

Рисунок 18 - КСВН антенны на круговой меандр- РисУнок 19 " Диаграмма направленности

•30 -27 24 -21 13 -15 -12 -9 5 -3 3 6 9 12 15 18 21 2* 27 ЗС"

ЛИНИИ

антенны на круговой меандр-линии

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основным итогом диссертационной работы является решение актуальной задачи, заключающейся в разработке новых МЧСУ СВЧ на основе исследования физических особенностей электродинамических структур на резонансных отрезках металлодиэлектрических ЗС. Особенностью работы является ее прикладная направленность, позволяющая использовать полученные теоретические и экспериментальные результаты для решения конкретных научно-практических задач.

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Проведен анализ современного состояния и тенденций развития МЧСУ СВЧ на резонансных отрезках металлодиэлектрических ЗС, включающий их физические и конструктивно-технологические особенности, а также аналитические и численные методы, которые могут быть использованы для их расчета, проектирования и компьютерного моделирования. На основе анализа установлено, что для практических конструкций таких устройств эффективно применение методики комбинированного использования численных и приближенно-аналитических моделей и методов, в частности, численного метода моментов в сочетании с приближенно-аналитическими методами, основанными на замене электродинамической структуры эквивалентной длинной или многопроводной линией и последующем определении её погонных параметров с учетом дисперсии.

2. Использование резонансных явлений в диэлектриках с большой относительной диэлектрической проницаемостью и эффекта замедления электромагнитных волн при разработке МЧСУ СВЧ, позволяет уменьшать геометрические размеры электродинамических структур прямо пропорционально величине коэффициента замедления без существенного снижения их добротности, и создавать конструкции с габаритными размерами, значительно меньшими рабочих длин волн, обладающие улучшенными электрическими характеристиками и низкой стоимостью.

3. Использование современных программных средств электромагнитного моделирования электродинамических структур, в частности, программы AWR Design Environment (Microwave Office), реализующей метод моментов, позволяет исследовать распределение напряженностей составляющих полей (в виде матриц рассеяния) для различных режимов возбуждения проектируемых МЧСУ СВЧ на резонансных отрезках одиночных и связанных металлодиэлектрических ЗС, и уточнять полученные ранее приближенно-аналитические соотношения для их моделей.

4. Предложены, теоретически обоснованы, численно и экспериментально исследованы МЧСУ СВЧ на резонансных отрезках металлодиэлектрических ЗС, подтверждающие возможность практической реализации с помощью предложенных электродинамических структур требуемых значений коэффициентов замедления, затухания и волновых сопротивлений, обеспечивающие возможность их миниатюризации и многофункционального использования.

Теоретические и экспериментальные результаты работы нашли практическое применение при проектировании:

- микрополоскового трансформатора-фильтра низких частот на штыревой ЗС, выполненного на диэлектрической подложке из стеклотекстолита с габаритными размерами 112 х 41,5 мм, обеспечивающего широкополосную трансформацию волнового сопротивления с 25 на 50 Ом при максимальной крутизне АЧХ вблизи частоты отсечки - частота среза на уровне (- 5) дБ составляет 1,0 ГГц, а на частоте 1,2 ГТц затухание уже более 40 дБ.

- микрополосковой фидерной линии на основе ЗС типа «зигзаг» с продольно-проводящим экраном, обеспечивающей устойчивый участок с аномальной дисперсией в диапазоне от 3,5 до 8 ГТц и последующую минимальную дисперсию вплоть до 12 ГГц, при использовании подложки с габаритными размерами 91 х 47 мм, с относительной диэлектрической проницаемостью 9,8 и толщиной 1,5-2 мм.

- микрополоскового фильтра низких частот, выполненного на диэлектрической подложке из поликора с габаритными размерами 96,5 х 64 мм на основе параллельных отрезков металлических зигзаг-линий и расположенной симметрично между ними диэлектрической зигзагообразной вставки - резонатора с высокой диэлектрической проницаемостью, обеспечивающего отсутствие высших полос пропускания (затухание более 25 дБ) и максимальную крутизну АЧХ вблизи частоты отсечки (частота среза на уровне (- 3) дБ составляет 2,2 ГГц, а на частоте 2,25 ГГц затухание уже более 30 дБ).

- микрополоскового полосно-пропускающего фильтра, выполненного на диэлектрической подложке из поликора с габаритными размерами 90,5 х 47 мм, на основе металлического отрезка зигзаг-линии и периодической структуры из диэлектрических вставок - резонаторов с высокой диэлектрической проницаемостью, обеспечивающего полосу пропускания 2,0...2,7 ГТц при коэффициенте затухания не превышающем 3 дБ (на границах полосы - 5 дБ), а вне полосы - 80. ..100 дБ, а также возможность электронной перестройки частоты за счет соединения противоположных

концов диэлектрических вставок - резонаторов с металлическим экраном, выполненным с обратной стороны печатной платы, с помощью ПЛИС ЕРМ 3032 компании Atmel.

- микрополосковой антенны для радиочастотной идентификации (RFID) в диапазоне 866 - 915 МГц, выполненной на подложке из стеклотекстолита с внешним диаметром 110 мм на основе круговой меандр-линии, обеспечивающей при изменении коэффициента замедления от 4 до 6, равномерную осевую диаграмму направленности излучения с круговой поляризацией, ортогональную плоскости подложки.

ПУБЛИКАЦИИ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Елизаров A.A., Кухаренко A.C. Исследование микрополосковых частотно-селективных устройств СВЧ на резонансных отрезках замедляющих мегаллодиэлектрических систем // Антенны. - 2009, № 10. - с.31-37.

2. Елизаров A.A., Каравашкина В.Н., Кухаренко A.C. Исследование фидерных линий на отрезках замедляющих систем с аномальной дисперсией // Измерительная техника. - 2009, № 7. - с.50-52.

3. Елизаров A.A., Кухаренко A.C. Исследование микрополосковых частотно-селективных устройств на отрезках периодических металлодиэлектрических структур Н Труды Всероссийской научно-практической конференции «Математика, информатика, естествознание в экономике и обществе. Москва, 2009. - т.2. - с. 79-83.

4. Елизаров A.A., Кухаренко A.C. Исследование микрополосковых частотно-селективных устройств на отрезках периодических металлодиэлектрических структур // Труды Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2008». - Саратов, 2008. -с.234-238.

5. Елизаров A.A., Каравашкина В.Н., Кухаренко A.C. Исследование фидерных линий на отрезках замедляющих систем с аномальной дисперсией // Труды Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2008». - Саратов, 2008. - с.238-243.

6. Лебедева Т.А., Кухаренко A.C., Ратаев П.Ю. Микрополосковые СВЧ устройства на резонансных отрезках штыревых замедляющих систем // Конференция молодых специалистов «Пульсар-2005». Москва, 2005. - с.41-42.

7. Елизаров A.A., Заитов М.Р., Лебедева Т.А., Кухаренко A.C., Ратаев П.Ю. Компьютерное моделирование микрополосковых частотно-селективных устройств на отрезках штыревых замедляющих систем // Труды LXI Научной сессии, посвященной Дню радио. - Москва, 2006.- с.312-314.

8. Елизаров A.A., Заитов М.Р., Кухаренко A.C., Лебедева Т.А. Микрополосковые трансформаторы - фильтры низких частот на резонансных отрезках штыревых замедляющих систем // Труды Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2006». - Саратов, 2006.-с.201-205.

9. Елизаров A.A., Заитов М.Р., Кухаренко A.C. Малогабаритные согласующе-трансформирующие устройства на резонансных отрезках замедляющих систем // Тезисы докладов VI Международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов». - Казань, 2007. - с. 260-262.

10. Елизаров A.A., Касторская A.C., Кухаренко A.C. Исследование микрополосковой антенны для радиочастотной идентификации // Труды LXV Научной сессии, посвященной Дню радио. - Москва, 2010.- с.3-5.

11. Патент РФ на изобретение № 2 320 057. Микрополосковый трансформатор сопротивлений // Елизаров A.A., Заитов М.Р., Кухаренко A.C., Лебедева Т.А. Опубл. в БИ №8, 2008.

12. Патент РФ на изобретение № 2 354 015. Микрополосковый фильтр на замедляющей системе с диэлектрическими вставками // Елизаров A.A., Кухаренко A.C. Опубл. в БИ№ 12, 2009.

13. Патент РФ на изобретение № 2 364 993. Микрополосковый фильтр низких частот на металлодиэлектрической зигзаг-линии // Елизаров A.A., Кухаренко A.C. Опубл. в БИ № 23, 2009.

14. Патент РФ на изобретение № 2 364 995. Микрополосковая фидерная линия // Елизаров A.A., Каравашкина В.Н., Кухаренко A.C. Опубл. в БИ № 23, 2009.

15. Патент РФ на изобретение № 2 408 115. Антенна для радиочастотной идентификации (варианты) // Елизаров A.A., Касторская A.C., Кухаренко A.C. Опубл. в БИ № 36,2010.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

I *. Маттей ДЛ., Янг Л., Джонс Е.М.Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. - М.: Связь, т. 1, Т.2, 1971.

2*. Arthur Williams, Fred J.Taylor. Electronic Filter Design Handbook. Fourth Edition. Publisher McGraw-Hill, 2006.

3*. Безбородое Ю.М., Нарытник Т.Н., Федоров В.В. Фильтры СВЧ на диэлектрических резонаторах. -Киев: Техника, 1989.

4*. Михалевский B.C. Элементы теории свервысокочастотных замедляющих систем. - Изд.-во Ростовского ун-та, 1964.

5*. Силин P.A., Сазонов В.П. Замедляющие системы. - М.: Сов. радио, 1966.

6*. А. С. СССР №577581. Плоска* замедляющая система // Пчельников Ю. Н., Кристев Ю. Г. Опубл в БИ№39, 1977.

7*. А. С. СССР №594545. Плоская замедляющая система // Пчельников Ю. Н-, Кристев Ю. Г. Опубл в БИ№7, 1978.

8*. Елизаров A.A., Пчельников Ю.Н. Радиоволновые элементы технологических приборов и устройств с использованием электродинамических замедляющих систем. - М.: Радио и связь, 2002. 9*. Гвоздев В.И., Нефедов Е.И. Объемные интегральные схемы СВЧ. - М.: Наука, 1985. 10*. Gupta К.С., Garg R., Bahl I., and Bhartia P. Microstriplines and Slotlines. 2nd ed. Norwood, MA: Artech House, 1996.

II *. Фильтры на поверхностных акустических волнах. Под ред. Г. Мэттьюза. М. : Радио и связь, 1981.

12*. Jia-Sheng Hong, Michael J. Lancaster. Theory and Experiment of Novel Microstrip Slow-Wave Open -Loop Resonator Filters//IEEE Trans.-1997.-Vol. MTT-45, No.12.-Dec.-pp. 2358-23650. 13*. Michael J. Lancaster, Frederick Huang, Adrian Pocch, Beate Avenhaus, Jia-Sheng Hong, Hung D. Miniature Superconducting Filters// IEEE Trans.-1996.-Vol. MTT-44, No.7.-July, pp. 1339-1346.

Подписано в печать:21.04.11

Объем: 1,5 усл.п. л. Тираж: 120 экз. Заказ № 235 Отпечатано в типографии «Реглет» 119526, г. Москва, пр-т Вернадского,39 (495) 363-78-90; www.reglet.rn

Введение.

Глава 1. Микрополосковые частотно-селективные устройства (МЧСУ) СВЧ: современное состояние и тенденции развития.13

1.1.Краткий обзор публикаций по МЧСУ СВЧ.

1.2.Частотные характеристики и проблема миниатюризации МЧСУ СВЧ.

1.3. Физические и конструктивно-технологические особенности МЧСУ СВЧ.

1.4. Анализ методов расчета, проектирования и моделирования МЧСУ СВЧ на резонансных отрезках замедляющих металлодиэлектрических систем.

1.5. Выводы по главе 1.

Глава 2. Приближенно-аналитические методы проектирования и модели МЧСУ СВЧ на резонансных отрезках амедляющих металлодиэлектрических систем.

2.1. Метод эквивалентных длинных линий и его применение для расчета и анализа МЧСУ СВЧ:.42 '

2.1.1. Дисперсионное уравнение цепочки четырехполюсников.

2.1.2. Представление ячейки периодической замедляющей системы в виде фильтра.

2.1.3. Замена замедляющей системы однородной эквивалентной линией.

2.1.4. Замена замедляющей системы трехпроводной эквивалентной линией.

2.2. Приближенно-аналитические модели МЧСУ СВЧ на резонансных отрезках замедляющих систем.

2.2.1. Модель МЧСУ на. полосковой замедляющей системе с продольно-проводящим экраном. .512.2.2. Модель МЧСУ намикрополосковоймеандр-линии.

212.3; Модели?МЧСУ нахвязанных замедляющих системах.60;!

2.2.4: Анализ добротности и степени миниатюризации моделей МЧСУ.

2.3: Выводы по главе 2.

Глава 3. Численные методы проектирования и моделирования МЧСУ СВЧ на резонансных отрезках замедляющих металлодиэлектрических систем.

3;1. Краткий обзор программных средств для электромагнитного^ моделирования.

3.2. Метод моментов и его? применение для моделирования МЧСУ СВЧ на основе программных средств AWR Design;. Environment (Microwave

Office);.

3.2.1. Обобщенная формулировка электромагнитной задачи.

3:2.2. Описание моделируемой структуры.

3 .2.3; . Формулировка иалгоритм метода моментов:.

3<2.4. Формирование ичисленное решение матрицы ¡моментов.

3.3. Пример моделирования фильтра низких* частот на штыревой гребёнке с ломаной планкой:.

3.4. Выводы по главе 3.

Глава 4. Компьютерное моделирование и экспериментальное исследование МЧСУ СВЧ на резонансных отрезках замедляющих металлодиэлектрических систем.

4.1. Исследование микрополоскового трансформатора — фильтра низких частот на штыревой замедляющей системе.:.

4.2. Исследование микрополосковой: фидерной линии с аномальной дисперсией!.:.

4.3. Исследование микрополосковых фильтров на отрезках периодических металлодиэлектрических структур.

4.4. Исследование микрополосковой антенны для радиочастотной идентификации.

4.5. Выводы по главе 4.

Актуальность темы

В современных радиотехнических системах связи, радиолокации и радиомониторинга широко используются частотно-селективные (частотно-избирательные) устройства СВЧ (ЧСУ СВЧ), представляющие собой фильтры нижних частот, фильтры верхних частот, полосно-пропусающие, полосно-заграждающие фильтры и фильтры верхних гармоник.

В диапазоне СВЧ ЧСУ реализуются на основе линий передачи с распределенными параметрами - волноводных, коаксиальных, микрополосковых и др., а также в виде комбинированных и гибридных устройств с распределенными и сосредоточенными элементами. Особо следует выделить частотные фильтры, выполненные на основе диэлектрических резонаторов, а также периодических и замедляющих систем (ЗС). Интерес к таким структурам закономерен, поскольку их применение; благодаря резонансным явлениям в диэлектриках с большой диэлектрической-проницаемостью и эффекту замедления электромагнитных волн, позволяет создавать новые микрополосковые частотно-селективные устройства (МЧСУ) СВЧ с габаритными размерами значительно меньшими рабочих длин волн, обладающие улучшенными- электрическими характеристиками и низкой стоимостью.

Состояние вопроса

Проблема миниатюризации СВЧ устройств остро встала во второй половине прошлого века. Она была частично решена благодаря созданию гибридных и объемных интегральных схем СВЧ, включающих в себя различные устройства и их элементы, такие как смесители, гетеродины, усилители, генераторы, переключающие устройства и т.п. Однако в сравнении с активными твердотельными элементами, МЧСУ СВЧ наиболее трудно поддаются миниатюризации даже в случае планарных схем СВЧ, вследствие достаточно высоких потерь на излучение и существенных трудностей при согласовании устройств по волновому сопротивлению.

Использование же сосредоточенных элементов и комбинированных схем с распределенными и сосредоточенными элементами весьма ограничено из-за низкой добротности последних.

В современной технике СВЧ наиболее широко используются миниатюрные МЧСУ трех основных типов: на основе микрополосковых фильтров (МПФ), на диэлектрических резонаторах (ДР) и на поверхностно-акустических волнах (ПАВ). Заметное улучшение параметров МЧСУ СВЧ можно получить, используя в конструкциях проводники в виде микрополосковых спиральных, меандровых, штыревых, лестничных и т.п. периодических и ЗС, а также керамические подложки с высокими* значениями диэлектрической и (или) магнитной проницаемости. Габаритные размеры таких устройств могут быть уменьшены практически прямо пропорционально величине коэффициента замедления без> заметного ухудшения их добротности.1 Еще более значительного улучшения характеристик подобных устройств можно достичь при криогенных температурах с использованием явления высокотемпературной сверхпроводимости.

Цель диссертации

Исследование дисперсионных свойств электромагнитных полей* в микрополосковых структурах на резонансных отрезках одиночных и связанных металлодиэлектрических ЗС для создания функциональных элементов, узлов и модулей, обеспечивающих миниатюризацию частотно-селективных устройств СВЧ техники.

Для достижения указанной'цели необходимо решение следующих задач: исследование микрополосковых металлодиэлектрических систем с разделенными в пространстве электрическим и магнитным полями, в том числе, при близком к равномерному распределению для выбранного поля; реализация для выбранных типов одиночных и связанных микрополосковых металлодиэлектрических систем требуемых коэффициентов замедления, затухания,, добротности и волновых сопротивлений;

• обеспечение условий согласования- распространения медленных волн в микрополосковых металлодиэлектрических системах с условиями их распространения в окружающих средах при заданном распределении! электромагнитного поля.

Методы исследования

Исследования проведены с помощью математических аппаратов электродинамики и теории электромагнитного поля; теории электрических цепей и сигналов; численных методов и компьютерного моделирования; изготовленных экспериментальных макетов и устройств.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректностью используемых и» опубликованных математических выводов и моделей; согласованностью» ряда полученных результатов с опубликованными в отечественной и зарубежной печати; результатами- компьютерного моделирования, экспериментальных исследований> и внедрением разработанных элементов и устройств в производство.

Научнаяшовизна, основные научные положения и результаты

На защиту выносятся перечисленные ниже новые результаты, полученные в работе:

1. Методика расчета и компьютерного моделирования МЧСУ СВЧ на резонансных отрезках одиночных и связанных металлодиэлектрических ЗС, основанная на комбинированном- использовании численных и приближенно-аналитических моделей и методов, в частности, численного метода моментов в сочетании с приближенно-аналитическими методами, основанными на замене электродинамической структуры эквивалентной длинной или многопроводной линией и последующем определении её погонных параметров.с учетом дисперсии.

2. Исследованные физические и конструктивные особенности микрополосковых отрезков одиночных и связанных металлодиэлектрических ЗС, позволяющие обеспечить на основе использования резонансных явлений в диэлектриках с большой относительной диэлектрической, проницаемостью и эффекта замедления электромагнитных волн, уменьшение геометрических размеров электродинамических структур прямо пропорционально величине коэффициента замедления- без существенного снижения, их добротности, и создавать конструкции микрополосковых частотно-селективных СВЧ устройств с габаритными размерами, значительно меньшими рабочих длин волн, обладающие улучшенными электрическими характеристиками и низкой стоимостью.

3. Результаты экспериментальных исследований и компьютерного моделирования' предложенных МЧСУ СВЧ на отрезках одиночных и. связанных металлодиэлектрических ЗС, подтверждающие результаты-, аналитического расчета:

- микрополоскового трансформатора-фильтра низких частот на штыревой ЗС, выполненного на диэлектрической подложке из стеклотекстолита с габаритными размерами 112 х 41,5 мм, обеспечивающего широкополосную трансформацию волнового, сопротивления, с 25 на 50-Ом при максимальной крутизне АЧХ вблизи частоты отсечки - частота среза на уровне (- 5) дБ составляет 1,0'ГГц, а на частоте 1,2 ГГц затухание уже более 40 дБ.

- микрополосковой фидерной линии на основе ЗС типа «зигзаг» с продольно-проводящим экраном, обеспечивающей устойчивый участок с аномальной дисперсией в диапазоне от 3,5 до 8 ГГц и последующую минимальную-дисперсию вплоть до 12 ГГц, при использовании подложки с габаритными размерами 91 х 47 мм, с относительной диэлектрической проницаемостью 9,8 и толщиной 1,5 - 2'мм.

- микрополоскового фильтра низких частот, выполненного на диэлектрической подложке из поликора с габаритными размерами 96,5 х 64 мм на основе параллельных отрезков металлических зигзаг-линий и расположенною симметрично между ними диэлектрической зигзагообразной вставки - резонатора с высокой диэлектрической проницаемостью, обеспечивающего отсутствие высших полос пропускания (затухание более 25 дБ) и максимальную крутизну АЧХ вблизи частоты отсечки (частота среза на уровне (- 3) дБ составляет 2,2 ГГц, а на частоте 2,25 ГГц затухание уже более 30 дБ).

- микрополоскового полосно-пропускающего фильтра, выполненного* на диэлектрической; подложкеиз поликора с габаритными размерами 90,5 х 47 мм, на основе металлического отрезка зигзаг-линии и периодической структуры из диэлектрических вставок - резонаторов с высокой' диэлектрической проницаемостью;, обеспечивающего полосу пропускания? 2,0.2,7 ГГц при' коэффициенте затухания не превышающем 3 дБ (на границах полосы ~ 5 дБ), а вне полосы - 80. 100 дБ, а также возможность электронной перестройки частоты за счет соединения противоположных концов диэлектрических вставок - резонаторов с металлическим; экраном;, выполненным с обратной стороны печатной платы, с помощью ПЛИС ЕРМ 3032 компании Atmel.

- - микрополосковой антенны для; радиочастотной' идентификации (RFID) в диапазоне 866 - 915 МГц,, выполненной на подложке из стеклотекстолита с внешним диаметром' 110 мм на основе круговой меандр-линии, обеспечивающей пригизменении коэффициента замедления от 4 до 6, равномерную осевую диаграмму направленности излучения с круговой поляризацией, ортогональную плоскости подложки.

Апробация работы

Основные теоретические и практические результаты диссертации докладывались и обсуждались на 7 Международных и Всероссийских научно-технических конференциях: конференции молодых специалистов «Пульсар-2005», Москва, 2005; Международных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы., электронного приборостроения '■■■■■ -8- .' ■ ■ .'. : ■

АПЭП)», Саратов, 2006, 2008; VI Международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов» Казань, 2007; Всероссийской научно-практической конференции-«Математика, информатика, естествознание в экономике и в обществе», Москва, 2009; ЬХ1, ЬХУ Научных сессиях, посвященных Дню радио, Москва, 2006, 2010.

Практическая ценность и внедрение результатов

Основные результаты диссертации получены при выполнении научно-исследовательских и инициативных работ, выполненных в МИЭМ при участии автора'за период 2005-2010 гг.

Научные и практические результаты работы используются в ООО «ДИИП-СЕРВИС», ООО «НТЦ АЛЬФА 1» и в учебном процессе МИЭМ при подготовке инженеров по специальности 210105 "Электронные приборы и устройства", а. также бакалавров и магистров по направлению 210100 «Электроника и микроэлектроника».

Использование результатов подтверждено соответствующими актами и заключениями.

Публикации

По материалам.диссертации опубликовано 15 работ, включая 2 статьи в российских журналах (по списку ВАК РФ), 8 статей в трудах российских и международных конференций, 5 патентов РФ на изобретение.

Структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложения. Общий объем диссертации составляет 137 страниц, включая 72 рисунка и 1 таблицу, библиографический список из 104 отечественных и зарубежных источников на 11 страницах, приложения с актами использования результатов на 3 страницах.

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Проведен анализ современного состояния и тенденций развития микрополосковых частотно-селективных устройств СВЧ на резонансных отрезках металлодиэлектрических замедляющих систем, включающий их физические и конструктивно-технологические особенности, а также аналитические и численные методы, которые могут быть использованы- для их расчета, проектирования и компьютерного моделирования. На основе анализа установлено, что для практических конструкций' таких устройств эффективно применение методики комбинированного- использования« численных и приближенно-аналитических моделей и- методов, в частности, численного метода моментов в сочетании с приближенно-аналитическими методами, основанными на замене электродинамической структуры эквивалентной длинной или многопроводной линией и последующем определении её погонных параметров с учетом дисперсии.

2. Использование резонансных явлений в диэлектриках с большой относительной диэлектрической проницаемостью и эффекта замедления электромагнитных волн при разработке микрополосковых частотно-селективных устройств СВЧ, позволяет уменьшать геометрические размеры электродинамических структур прямо пропорционально величине коэффициента замедления без существенного снижения их добротности, и создавать конструкции с габаритными размерами, значительно меньшими рабочих длин волн, обладающие улучшенными, электрическими характеристиками и низкой стоимостью.

3. Использование современных программных средств электромагнитного моделирования электродинамических структур, в частности, программы AWR Design Environment (Microwave Office), реализующей метод моментов, позволяет исследовать распределение напряженностей составляющих полей (в виде матриц рассеяния) для различных режимов возбуждения проектируемых микрополосковых частотно-селективных устройств СВЧ на резонансных отрезках одиночных и связанных металлодиэлектрических замедляющих систем, и уточнять полученные ранее приближенно-аналитические соотношения для их моделей.

4. Предложены, теоретически обоснованы, численно и экспериментально исследованы микрополосковые частотно-селективные устройства СВЧ- на резонансных отрезках металлодиэлектрических замедляющих систем, подтверждающие возможность практической реализации с помощью предложенных электродинамических структур требуемых значений коэффициентов замедления, затухания и волновых сопротивленйй, обеспечивающие возможность их миниатюризации и многофункционального использования.

Теоретические и экспериментальные результаты работы нашли практическое применение при проектировании:

- микрополоскового трансформатора-фильтра низких частот на штыревой замедляющей системе, выполненного на диэлектрической подложке из стеклотекстолита с габаритными размерами 112 х 41,5 мм,

-120обеспечивающего широкополосную- трансформацию волнового сопротивления с 25 на 50 Ом при максимальной крутизне АЧХ вблизи частоты отсечки — частота среза на уровне (- 5) дБ составляет 1,01'Гц, а на частоте 1,2 ГГц затухание уже более 40 дБ.

- микрополосковой фидерной- линии- на основе замедляющей системы типа «зигзаг» с продольно-проводящим экраном, обеспечивающей устойчивый участок с аномальной дисперсией в диапазоне от 3,5 до 8 ГГц. и последующую минимальную дисперсию вплоть до 12 ГГц, при использовании подложки с габаритными размерами 91 х 47 мм, с относительной диэлектрической проницаемостью • 9,8 и толщиной; 1,5 - 2 мм. микрополоскового фильтра низких частот, выполненного на диэлектрической подложке из поликора с габаритными размерами 96,5 х 64 мм на основе параллельных отрезков металлических зигзаг-линий? и расположенной симметрично между ними диэлектрической: зигзагообразной вставки - резонатора с? высокой диэлектрической проницаемостью, обеспечивающего отсутствие высших полос пропускания (затухание более 25 дБ) и максимальную* крутизну АЧХ вблизи частоты-: отсечки (частота среза1 на> уровне (- 3) дБ составляет 2,2 ГГщ а,на частоте 2^25 ГГц затухание уже более ЗО^дБ).

- микрополоскового полосно-пропускающего- фильтра, , выполненного; на диэлектрической; подложке из поликора- с габаритными«размерами • 90;5 х 47 мм, на основе металлического отрезка, зигзаг-линии и периодической структуры из: диэлектрических вставок - резонаторов, с высокою диэлектрической» проницаемостью,- обеспечивающего полосу пропускания 2,0.2,7 ГТц.при коэффициенте затухания не превышающем 3 дБ (на границах полосы ~ 5 дБ); а вне полосы - 80. 100 дБ, а также возможность электронной перестройки частоты» за счет соединения противоположных концов диэлектрических вставок - резонаторов; с металлическим экраном, выполненным с обратной стороны печатной платы, с помощью ПЛИС ЕРМ 3032 компании Айпе1. - микрополосковой антенны для радиочастотной идентификации (КИО) в диапазоне 866 - 915 МГц, выполненной на подложке из стеклотекстолита с внешним диаметром 110 мм на основе круговой меандр-линии, обеспечивающей при изменении коэффициента замедления от 4 до 6, равномерную осевую диаграмму направленности излучения с круговой поляризацией, ортогональную плоскости подложки.

1. Нефедов Е.И., Фиалковский А.Т. Асимптотическая теория дифракции электромагнитных волн на конечных структурах. М.: Наука. — 1972. -203с.

2. Гвоздев В. И., Нефедов Е. И. Объемные интегральные схемы СВЧ. -М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1985.-256с.

3. Chadha, R., and К.С. Gupta, "A Microwave Circuit Analysis Program," Tech. Report DOE/EE/36-6, Department of Electrical Engineering, LIT. Kanpur (India), May 1979.

4. Гупта К., Гардж P., Чадха P. Машинное проектирование СВЧ-устройств: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1987. 428 с.

5. Маттей Д.Л., Янг Л., Джонс Е.М.Т. Фильтры СВЧ, Согласующие цепи и цепи связи.- М: Связь. 1971-1972.

6. Матсумото А. Фильтры и цепи СВЧ. Пер. с англ. Алексеева Л.В., Знаменского А.Е., Полякова B.C. М.: Связь. - 1976.

7. Microstrip filters for RF/Microwave applications. Jia-Sheng Hong, M. J. Lancaster. 2001 John Wiley & Sons Inc.

8. Electronic filter design handboock. B. Williams, J. Taylor. 2006. Mc-Grow Hill Companies.

9. Мэтьюз, Г.Фильтры на поверхностных акустических волнах: расчет, технология и применение Г. Мэтьюз; пер. с англ; под ред. В.Б. Акпамбетова. М.: Радио и-связь, 1981.

10. Ю.Ильченко М. Е. Кудинов Е. В. Ферритовые и диэлектрические резонаторы. Издательство Киевского университета. — 1973. 175 с.

11. Безбородое Ю. М., Нарытник Т. Н., Федоров В. Б. Фильтры СВЧ на диэлектрических резонаторах. — К.: Техника. 1989. - 184с.

12. Kajfez, Darko and Pierre Guillon. Dielectric Resonators. University, Mississippi: Vector Fields, 1990

13. Силин P.A., Сазонов В.П., Замедляющие системы. М.: Сов. Радио. -1966. - 632 с.

14. Силин Р. А. Периодические волноводы. М.: Фазис. - 2001.

15. Михалевский B.C. Элементы теории сверх-высокочастотных замедляющих систем. Ростов: Ростов, гос. ун-т. - 1964.

16. Елизаров А. А., Пчельников Ю. Н. Радиоволновые элементы технологических приборов и устройств с использованием электродинамических замедляющих систем. М.: Радио и связь, 2002.- 200 с.

17. Джорджевич А.Р., Саркар Т.К., Харрингтон Р.Ф. Временные характеристики многопроводных линий передачи. М: ТИИЭР. - 1987.- Т.75. №6. - С 7-29.

18. В.Д.Разевиг, Ю.В. Потапов, А.А, Курушин. Проектирование СВЧ устройств с помощью Microwave Office. M.: COJIOH-Пресс. — 2003.

19. Веселов Г. И. Микроэлектронные устройства СВЧ: Учебное пособие для радиотехнических специальностей ВУЗов. М.: Высш. шк. 1988. -280 с.

20. Kuwano S., Kokubun К. Waveguide filters using dielectric stabs instead if irises//trans. inst. Electron. And Commun. Eng. Jap. 1979.,- Vol B62. N12 P.- 1147-1154.

21. Малютин H. Д. Многосвязные полосковые структуры и устройства на их основе. Томск: Издательство Томского университета. - 1990г.

22. Fooks Е. H., Zakarevicius R. A. Microwave engineering using microstrip sircuits.//Prentice Hall. Sidney. 1990. - 333 p.

23. E. В. Зелях, А. Л. Фельдштейн, Л. P. Явич, В. С. Брилон. Миниатюрные устройства УВЧ и ОВЧ диапазонов на отрезках линий. М.: Радио и связь. 1989, 256 с.

24. Ильченко M. Е. Кудинов Е. В. Ферритовые и диэлектрические резонаторы. Издательство Киевского университета. 1973. - 175 с.

25. Ильченко М. Е. Диэлектрические резонаторы. - М.: Радио и связь. 1989, 328 с.

26. G. Mattaei, L. Young, Е. М. Т. Jons. Microwave filters, impedance-matching networks and coupling structures, Artech house, Norwood; M. A. 1980.

27. Лебедева Т. А. Микрополосковые СВЧ устройства на резонансных отрезках штыревых замедляющих систем: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М: 2006.

28. Jia-Sheng Hong, Michael J. Lancaster. Theory and Experiment of Novel Microstrip Slow-Wave Open Loop Resonator Filters// IEEE Trans.-1997.-Vol. MTT-45, No.12.-Dec.-pp. 2358-23650.

29. Mehran, R., "The Frequency-Dependent Scattering Matrix of Microstrip Right-Angle Bends, T-Junctions and Crossings/' AEU, Vol. 29,1975, pp. 454-460.

30. Europ. Micro Conf.y (Hamburg), 1975, pp. 268-272. 33.Itoh, Т., "Analysis of Microstrip Resonators," IEEE Trans. Microwave Theory Tech, Vol. MTT-22, Nov. 1974, pp. 946-952.

31. Horton, R., "The Electrical Characterization of a Right-Angled Bend in Microstrip Line," /bid, Vol. MTT-21, June 1973, pp. 427-429.

32. Hoefer, W.J.R., "Equivalent Series Inductivity of a Narrow Transverse Slit in Microstrip, "IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. MTT-25, Oct. 1977, pp. 822-824.

33. Jahnke, E., and F. Emde, Table of Functions. New York, N.Y: Dover Publicationsrp. 16,1945.

34. Chadha, R., and? K.C. Gupta, "A Microwave: Circuit Analysis Program," Tech. Report DOE/EE/36-б, Department of Electrical Engineering, LIT. Kanpur (India), May 1979:

35. Jia-Sheng Hong, M: J: Lancaster "Microstrip filters for RF/Microwave applications", Copyright 2001 John Wiley & Sons, Inc.

36. Фильтры и цепи СВЧ. Пер. с англ. Алексеева JI. В;, Знаменского А. Е., Полякова В. С. М.: Связь. 1976.

37. Saito N. Coupled transmission line filters, Doctoral Thesis, Tohoku Univ., Sendai. Japan, Sept. 1961

38. G. Mattaei, L. Young, E. M. T. Jons. Microwave filters, impedance-matching networks and coupling structures, Artech house, Norwood, M. A. 1980:

39. Малютин H. Д. Многосвязные полосковые структуры и устройстваша их основе. Томск: Изд-во Том. Ун-та. 1990.

40. Лебедев И; В. Техника, т приборы СВЧ. Т1,2 М.: Высшая школа. 1970. ■ .

41. Taub S; Т., Cohen I. Quasi-optical waveguide filters for millimeter and submillimeter wavelength//Proc. IEEE. 1966. - Vol. 54, N. 4. - P: 647656.

42. Young L., Cristall E. G. Low-pass and High-pass filters consisting of multilayers dielectric stacks/ДЕЕЕ trans. 1966: - Vol. MTT-14, N. 2. - Pi 75-80

43. СВЧ цепи. Анализ и автоматизированное проектирование: Пёр. с англ; М.: Радио и связь, 1990. - 288 с.

44. Ren С. L., Wang II. С. A class of waveguide filters for overmode application//IEEE trans! 1974. - Voh MTT-22, N. 12.-P. 1202-1209.

45. Проектирование полосковых устройств СВЧ. Учебное пособие. — Ульяновск. Изд-во. Ульяновского государственного технического университета. 2001. — 123 с.

46. Dennis М. Sullivan. Electromagnetic Simulation Using the FDTD Method/ДЕЕЕ Press. 2000. 165 p.

47. Taflove A. Computational Electrodynamics The Finite-Difference TimeDomain Method//IEEE Press. 1995. 599 p.

48. Yo-Shen Lin and Chien-Chun Cheng. Miniature CPW Parallel-Coupled Bandpass Filter Based on Inductive Loaded Coupled-Lines and Lumped Element J-Inverters// IEEE Trans.-2007.-Vol. MTT-17, No.5.-May, p.343-345.

49. Разевиг В. Д:, Потапов Ю. В., Курушин А. А. Проектирование СВЧ устройств с помощью Microwave Office. М.: Солон-Пресс. - 2003. 496 с.

50. Murray Shattuck. EM-Based Models Improve Circuit Simulations//Microwaves & RF. June 2000. P 97-110.

51. Thomas T. Quan. Open RFIC Design Platform Integrates Highly-Capable Design Tools//High Frequency Electronics. March 2006. P 26-35

52. Michael Heimlich. Automated circuit extraction dramatically speeds complex interconnect modeling//RF Design. September 2007. P'42-47.

53. Березин И. С., Жидков Н. П: Методы вычислений. Т. 2. М.: Физматгиз. 1962.

54. Крылов В. И., Бобков В. В., Монастырский П. И. Вычислительные методы. Т. 2. — М.: Наука. Г977.

55. Михлин С. Г., Смолицкий X. JI. Приближенные методь1 решения дифференциальных и интегральных уравнений. — М.: Наука. 1965.

56. Вержбицкий В. М. Основы численных методов: Учебник для-ВУЗов.1 -М.: Высш. шк. 2005. 840с.

57. Saito N. Coupled transmission line filters, Doctoral Thesis, Tohoku Univ., Sendai. Japan, Sept. 1961.

58. Мещанов В. П., Тупикин В. Д., Чернышев С. JI. Коаксеальные пассивные устройства. Саратов: Изд-во Сарат. Ун-та. 1993. — 320с.

59. Елизаров А. А., Заитов М. Р. Малогабаритные коаксиальные согласующее трансформирующие устройства на резонансных отрезках замедляющих систем. - М.: Труды LXI научной сессии; посвященной Дню радио. 2006. С. 310-312.

60. Елизаров A.A., Заитов М.Р., Кухаренко A.C., Лебедева Т.А Патент РФ на изобретение № 2320057. Микрополосковый трансформатор сопротивлений. Опубл. в БИ №8, 2008.

61. Кухаренко А. С. Дипломная работа. Исследование микрополоскового трансформатора — фильтра низких частот на штыревой замедляющей системе. М.: 2007.

62. Кухаренко А. С. Микрополосковые трансформаторы-фильтры низких частот на резонансных отрезках штыревых замедляющих систем — М.: Тезисы' докладов научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. МИЭМ, 2007. С. 275.

63. Елизаров А. А., Лебедева Т. А. Патент РФ на полезную модель № 46389, МПК Н 01 Р 1/205 Микрополосковый фильтр низких частот на штыревой гребенке. Опубл. В БИ № 18. 2005.

64. Дэниел К. Применение статистики в» промышленном эксперименте. -М.: Мир, 1979.

65. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: Методы планирования эксперимента. М.: Мир, 1981.

66. Елизаров A.A., Каравашкина В.Н., Кухаренко A.C. Патент РФ на изобретение № 2364995. Микрополосковая фидерная линия. Опубл. в БИ№ 23, 2009;

67. Елизаров A.A., Каравашкина В.Н., Кухаренко A.C. Исследование фидерных линий на отрезках замедляющих систем с аномальной дисперсией М.: Измерительная техника, 2009, № 7. - с.50-52.

68. Елизаров A.A., Кухаренко A.C. Исследование микрополосковых частотно-селективных устройств СВЧ на резонансных отрезках замедляющих металлодиэлектрических систем М.: Антенны; - 2009, № 10.-с.31-37.

69. Елизаров A.A., Кухаренко A.C. Патент РФ на изобретение № 2364993. Микрополосковый фильтр низких частот на металлодиэлектрической зигзаг-линии. Опубл. в БИ № 23, 2009.

70. Елизаров A.A., Кухаренко A.C. Патент РФ на изобретение № 23540Г5. Микрополосковый фильтр на замедляющей системе с диэлектрическими вставками. Опубл. в БИ № 12, 2009.

71. Лахири С. RFID. Руководство по внедрению. М.: КУДИЦ-Пресс. 2007.-312с.

72. Финкенцеллер К. RFID-технологии. Справочное пособие. М.: Додека. 2010.

73. Елизаров A.A., Касторская A.C., Кухаренко A.C. Патент РФ на изобретение по заявке № 2009135136. Антенна для радиочастотной идентификации (варианты). Решение о выдаче патента от 08.04.2010.

74. Елизаров А.А., Касторская, А.С., Кухаренко А.С. Исследование микрополосковой антенны для-радиочастотной идентификации М.: Труды LXV Научной сессии, посвященной Дню радио: 2010.- с.3-5.

75. Кухаренко А. С. Исследование влияния диэлектрических вставок на амплитудно-частотную характеристику зигзаг линии. - М.: Тезисы докладов научно-технической конференции студентов, аспирантов и-молодых специалистов МИЭМ. 2009. - С. 243.

76. Arthur Williams, Fred J.Taylor. Electronic Filter Design Handbook, Fourth Edition, 2006, Publisher McGraw-Hill.

77. Капилевич Б.Ю:, Трубехин E.P. Волноводно- диэлектрические фильтрующие структуры. М.: Радио и связь. - 1990, с. 272.

78. Бергер М.Н. Фильтры- СВЧ1 с дополнительными' параллельными связями — М.: Зарубежная радиоэлектроника. 1985. - № 6, с. 34-51.

79. Петров А.С., Родионов М.И. Синтез фильтров с произвольными МП резонаторами М.: Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ - 1995.-вып.З (11), с. 116.

80. Фуско В., СВЧ цепи. Анализ и автоматизированное проектирование, пер. с англ. Вольман А.А., Муравцова А.Д., под ред. Вольмана В.И.,-М.: "Радио и связь'.', 1990.

81. Беляев- Б.А., Тюрнев В.В., Елисеев А.К., Рагзин Г.М. Исследование микрополосковых резонаторов, и устройств СВЧ на их основе Красноярск.: АН СССР, Сиб. отд., ИФ им. Киренского JI.B., 1987, часть Г, II и III.

82. Пчельников Ю. Н., Кристев Ю. Г. Авторское свидетельство на изобретение № 577581 от 15.11.77.

83. Пчельников Ю. Н., Кристев Ю. Г. Авторское свидетельство на изобретение № 594545 от 03.08.78.

84. Елизаров A.A., Лебедева Т. А., Титов А.П. Радиальные замедляющие системы и их применение в технике СВЧ. М.: Изд-во Моск. гос. ин-та электроники и математики, 2004. 60 С.