автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.07, диссертация на тему:Сверхширокополосные пассивные устройства СВЧ и КВЧ диапазонов на основе нерегулярных линий с потерями

На правах рукописи

Фатеев Алексей Викторович

СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫЕ ПАССИВНЫЕ УСТРОЙСТВА СВЧ И КВЧ ДИАПАЗОНОВ НА ОСНОВЕ НЕРЕГУЛЯРНЫХ ЛИНИЙ С ПОТЕРЯМИ

Специальность 05.12.07 - Антенны, СВЧ устройства и их технологии

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 5 ДЕК 2011 ии5006174

Томск 2011

005006174

Работа выполнена на кафедре Сверхвысокочастотной и квантовой радиотехники (СВЧ и КР) Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР).

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук,

профессор, ТУСУР Гошин Геннадий Георгиевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, старший научный сотрудник, ТУСУР

кандидат физико-математических наук, доцент, директор Центра радиоизмерений НИТГУ

Ведущая организация:

Сычёв Александр Николаевич

Сусляев Валентин Иванович

Институт инженерной физики и радиоэлектроники Сибирского Федерального Университета, г. Красноярск

Защита диссертации состоится «27» декабря 2011 г. в 9 часов на заседании диссертационного совета Д212.268.01 при Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники по адресу: г. Томск, пр. Ленина, 40, ауд. 201.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники по адресу: г. Томск, ул. Вершинина, 74.

Отзыв на автореферат в 2-х экземплярах, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу: 634050, Томск, пр. Ленина 40, ТУСУР, учёному секретарю диссертационного совета Д212.26 8.01.

Автореферат разослан «_» ноября 2011г.

Учёный секретарь А. В. Филатов

диссертационного совета Д212.268.01 /\JtjL

доктор технических наук, профессор ' ¡1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В последнее время в России наблюдается повышение интереса к задачам разработки и необходимости создания современных импортозамещающих, конкурентоспособных на внутреннем и мировом рынках сверхширокополосной измерительной и функциональной аппаратуры СВЧ и КВЧ диапазонов. Использование новых материалов и технологий, разработка на их основе элементов и устройств даёт возможность улучшать технические характеристики аппаратуры. К подобным устройствам относятся сверхширокополосные пассивные устройства, являющиеся основными частями измерительных приборов — векторных и скалярных анализаторов параметров цепей.

Из анализа литературных источников следует, что практически нет работ, в которых при расчёте характеристик устройств учитывались бы потери в материалах, металлах и диэлектрике, из которых эти устройства выполнены. Недостаточно внимания уделяется также влиянию производственных и технологических допусков на характеристики устройств. В тоже время, для повышения точности измерений учёт этих факторов может оказаться важным. Реальные устройства всегда имеют потери, поэтому их учёт на стадии разработки качественно должен улучшить совпадение экспериментальных данных с расчётными.

Использование, построенной на основе таких устройств, сверхширокополосной аппаратуры даёт значительный технический и экономический эффект и значительное уменьшение номенклатуры контрольно-измерительных приборов. Сверхширокополосность аппаратуры гарантирует её универсальность и интенсивность использования. Совершенствование приёмно-передающей и контрольно-измерительной аппаратуры, создание широкополосных и сверхширокополосных пассивных устройств диапазонов СВЧ и КВЧ представляет собой актуальную научно-техническую проблему, имеющую важное практическое значение. Для её решения необходимо проведение комплекса работ, направленных на разработку, исследование и доведения до создания серийных образцов устройств СВЧ и КВЧ диапазонов.

Один из путей решения обозначенной проблемы - разработка эффективных комбинированных подходов и методов анализа и синтеза сверхширокополосных устройств на основе отрезков нерегулярных одиночных и связанных линий на современной технологической базе с использованием современных материалов.

Цель работы. Разработка и исследование узловой базы пассивных СВЧ и КВЧ устройств для измерительного оборудования на основе нерегулярных линий с распределёнными параметрами, конструктивная реализация которых обладает новизной; улучшение основных характеристик устройств на основе

комплексного охвата проблемы; реализация с учётом потерь в линиях моделей и методик расчёта конфигурации и топологии устройств в виде эффективных вычислительных алгоритмов.

Задачи исследования.

Поставленная цель достигается решением следующих основных задач.

1. Исследование в приближении Т-волны описания сверхширокополосных пассивных устройств на нерегулярных линиях и создание на их основе эффективных комбинированных моделей, учитывающих потери в материалах, ёмкости скачков геометрических размеров линии, паразитные погонные реактивности.

2. Разработка и оптимизация параметров коаксиальных согласованных переходов в тракте и между трактами диапазона 0...50 ГГц.

3. Разработка и оптимизация параметров коаксиальных фиксированных нагрузок и аттенюаторов на резистивных тонкоплёночных покрытиях диапазона 0...50 ГГц.

4. Разработка и оптимизация параметров делителей мощности и направленных ответвителей на нерегулярных линиях для коаксиальных трактов с диапазоном до 20 ГГц.

Методы исследований. Для решения поставленных задач применяются методы теории линейных электрических цепей, метод декомпозиционного проектирования, матричной алгебры, вычислительной математики, специализированных систем моделирования и автоматизированного проектирования.

Научно-техническая новизна работы.

1. На основе декомпозиционного подхода в приближении Т-волны и с учётом потерь предложен алгоритм анализа и оптимального синтеза конструкции коаксиальных ступенчатых согласующих шайб и согласованных переходов по критерию достижения в заданном диапазоне частот минимального значения КСВН.

2. Реализован новый подход к анализу сверхширокополосного фиксированного коаксиального аттенюатора на основе предложенной эквивалентной схемы с учётом потерь и с дополнительными реактивными элементами.

3. Разработан сверхширокополосный делитель мощности на подвешенной подложке с согласующим ступенчатым переходом. По совокупности параметров устройство превосходит известные отечественные аналоги и находится на уровне зарубежных. Конструкция делителя защищена патентом РФ на изобретение № 2412507.

4. Разработана и апробирована новая конструкция направленного ответви-теля на нерегулярных связанных линиях с резистивными согласующими эле-

ментами. На техническое решение получено положительное решение по заявке №2010125799 о выдаче патента Российской Федерации.

5. Эффективность и новизна предлагаемых подходов определяется тем, что достигнутые технические характеристики серийно выпускаемых устройств на ЗАО «НПФ «Микран» соответствуют техническому уровню ведущих отечественных и мировых производителей.

Практическая значимость работы.

1. Разработанные алгоритмы анализа и синтеза одиночных и связанных нерегулярных линий передачи могут быть использованы для расчёта сверхширокополосных пассивных устройств СВЧ и КВЧ диапазонов.

2. На основе декомпозиционного подхода разработанные алгоритмы анализа и синтеза, изложенные в диссертационной работе, легли в основу оригинального программного обеспечения:

• программа анализа и синтеза направленного ответвителя;

• программа по расчёту геометрических размеров диэлектрических шайб и ступенчатых переходов.

3. Разработанные переходы и нагрузки для коаксиального тракта тип 2,4 мм использованы в ОКР «Исследование перспективных путей разработки и создания сверхширокополосных направленных устройств и расчёт элементов ко-аксиально-волноводного тракта для контрольно-измерительной аппаратуры диапазона до 50 ГГц», выполняемую по Постановлению №218 Правительства РФ в соответствии с договором 13.G25.31.0011 от 07.09.2010 г.

4. На основе оригинальных аналитических моделей и численного моделирования нерегулярных линий разработана и внедрена на ЗАО «НПФ «Микран» узловая база пассивных устройств (более 20 наименований) для коаксиальных трактов тип 7 мм, тип 3,5 мм, тип 2,4 мм.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Применение метода декомпозиции для составления эквивалентной схемы, учитывающей потери, и добавление в неё шунтирующих ёмкостей скачкообразного изменения диаметров коаксиальной линии, позволяет разрабатывать диэлектрические шайбы сложной конфигурации и согласованные переходы с её включением, обеспечивающие значение КСВН в тракте менее 1,025.

2. Использование в эквивалентной схеме аттенюатора на распределённых элементах подводящих линий с потерями, ёмкости разрыва полосковых проводников, индуктивностей и ёмкостей, образованных погонными параметрами распределённого резистивного слоя конечной длины с постоянным значением ослабления и комплексной постоянной распространения, позволяет проводить расчёты переходных характеристик с погрешностью не более 0,05%.

3. Добавление плоских свободно-потенциальных резистивных согласующих элементов определённой конфигурации, расположенных в области сильной связи в несимметричном направленном ответвителе на связанных нерегулярных полосковых линиях, позволяет увеличить в 1,5 раза (в сторону верхних частот) коэффициент перекрытия рабочего диапазона.

Достоверность полученных результатов.

Достоверность расчётов по предложенным алгоритмам анализа и синтеза пассивных устройств СВЧ и КВЧ диапазонов, определяется совпадением с результатами численных экспериментов в системах автоматизированного проектирования, совпадением в пределах погрешности с результатами экспериментальных исследований опытных образцов.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях:

•Международная Крымская конференция "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии" (КрыМиКо'2008,2009,2010,2011), г. Севастополь.

• Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых учёных "Научная сессия ТУ СУР" (НС ТУСУР - 2008, 2009, 2010, 2011), г. Томск.

• Всероссийская научно-техническая конференция молодых учёных и студентов с международным участием «Современные проблемы радиоэлектроники» 2008, 2011, г. Красноярск.

• Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Информационные технологии и математическое моделирование», 2009, г. Анжеро-Судженск.

•Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы радиофизики» (АПР - 2008,2010) г. Томск.

• Всероссийская научно-техническая конференция «Обмен опытом в области создания сверхширокополосных РЭС», 2010, г. Омск.

Публикации. По результатам проведённых исследований опубликовано 23 работы, в том числе 3 публикации в журналах из перечня ВАК, 1 патент РФ на изобретение, 1 положительное решение по заявке на патент РФ на изобретение.

Личный вклад автора. Диссертация является итогом исследований автора, проводившихся совместно с сотрудниками ЗАО «НПФ «Микран» и ТУСУР. Основные исследования, результаты которых представлены в диссертации, были выполнены по инициативе автора. Совместно с научным руководителем об-сузвдались цели работы и пути их достижения, результаты работы. Личный вклад включает выбор методик исследований, проведение численных расчётов,

подготовку экспериментальных образцов и измерение их характеристик, обработку экспериментальных результатов. Большая часть статей по теме диссертации написана после обсуждения с соавторами. Соавторами являются научный руководитель, сотрудники НПФ «Микран» и студенты старших курсов, выполняющие исследования под руководством автора, в том числе в рамках двух хоздоговорных НИР, ответственным исполнителем которых является автор.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Объем работы составляет 154 страницы машинописного текста, включая 76 рисунков и список литературы из 148 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определены цель и задачи исследования, показаны научная новизна и практическая значимость работы, достоверность полученных результатов, изложены положения выносимые на защиту.

В первой главе проведён обзор методов анализа и синтеза широкополосных коаксиальных пассивных устройств: переходы в тракте и между трактами, фиксированные нагрузки и аттенюаторы, направленные ответвители, делители и разделители мощности, направленные детекторы. Описаны основные подходы к анализу и синтезу устройств на нерегулярных линиях. Обоснована необходимость разработки алгоритмов численного анализа структур, содержащих нерегулярные одиночные и связанные линии передачи. На основе проведённого анализа определяются цели и задачи исследования.

Вторая глава диссертации посвящена разработке и исследованию сверхширокополосных согласующих ступенчатых коаксиальных переходов с воздушным заполнением для трактов тип 7 мм, тип 3,5 мм и тип 2,4 мм с диапазоном частот до 50 ГГц. Построение их эффективной математической модели проводится на основе аналитического расчёта линий с потерями. В рассматриваемых устройствах присутствуют геометрические нерегулярности, ограничивающие частотные характеристики устройств. Компенсация таких нерегуляр-ностей в широкой полосе частот, является важной научно-технической задачей.

Блочная схема (рис. 1) ступенчатого коаксиального перехода представляет собой чередующееся каскадное соединение отрезков регулярных коаксиальных линий разного Рис. I. Блочная схема ступен- сечения и параллельно включённых между чатого перехода ними ёмкостей скачков диаметров провод-

ников линии. На схеме обозначены блоки 2Ь, 2\ - регулярные отрезки коаксиальной линии передачи (ЛП) в виде четырёхполюсников и блок С - параллельное включение ёмкости скачка. Скачкообразное изменение размеров линии приводит к неоднородности и образованию волн высших типов. Для компенсации ёмкости скачка последовательно включается отрезок ЛП с полным сопротивлением 2\ индуктивного характера.

На основе блочной схемы составлена и обоснована аналитическая модель коаксиальной ЛП со ступенчатыми неоднородностями и описанием каждого блока волновой матрицей передачи. На основе модели в математическом редакторе МаАСас! разработана программа, которая позволяет определять оптимальные частотные характеристики ступенчатого перехода по критерию минимального значения модуля коэффициента отражения (КО) во всём диапазоне существования волны основного типа с учётом области допустимых значений геометрических размеров ступенчатых неоднородностей и потерь в диэлектрики и металле.

В этом же разделе приведена оценка минимального расстояния между двумя близко находящимися ступенчатыми неоднородностями с учётом волн высших типов и оценки затухания при удалении от неоднородности амплитуды А волны первого высшего типа (рис. 2)

( „ > 2

К -1 • 2

- 2л | г -

) А. К

1 \ *р) г

А = ехр

где Хг - длина волны генератора, Хкр - критическая длина волны высшего типа, г - координата вдоль линии относительно плоскости неоднородности.

Рис. 2. Зависимость затухания нормированной амплитуды А волны первого высшего типа вблизи неоднородности.

1

- о

| Шя 1

Рис. 3. Шайба и коаксиальный переход для тракта тип 2,4 мм

-25 1-30

§-35 &

§-40. -50-

— Эксперимент — Расчёт

у- V У '"У

Л' /г \ \ [¡/ V/

/ \ У \ /

/

:Л

0 ТО 30 30 40 50 Частота, ГГц

Рис. 4. Частотные зависимости модуля КО

Проверка предложенной аналитической модели осуществлялась на основе сравнения с численными экспериментами в САПР С5Т М\У8, которое показало хорошее количественное соответствие.

С использованием разработанной программы по расчёту частотных характеристик ступенчатых неоднородно-стей была разработана опорная диэлектрическая шайба (ДШ) для коаксиального перехода в тракте тип 2,4 мм с воздушным заполнением (рис. 3). Проведе-

но экспериментальное исследование и измерение частотных характеристик перехода. Расчётная и экспериментальная частотные зависимости модуля коэффициента отражения представлены на рис. 4. Расхождение результатов экспериментальных данных с расчётными оказалось не более 13 % во всём частотном диапазоне для модуля КО по шкале децибел (при максимальной величине отражённой мощности не более 0,08%). В ходе экспериментальных исследований было установлено значительное влияние присоединительных размеров на частотную зависимость модуля коэффициента отражения. Например, рецессия 30 мкм приводит к ухудшению частотной зависимости более чем на

* ч»«ог».гги " " " " 5 дБ от исходного уровня. Рис. 6. Частотная зависимость мо- в главе разработан другой сту-

дуля КО пенчатый переход с воздушным запол-

нением между коаксиальными трактами тип 3,5 мм и тип 7 мм и опорная ДШ для него. Фотография перехода приведена на рис. 5. Расчётная и экспериментальная частотные зависимости модуля коэффициента отражения коаксиального ступенчатого перехода, содержащего ДШ, представлены на рис. 6. Расхож-

Рис. 5. Фотография коаксиального перехода между трактами тип 3,5 мм и 7 мм

Расчет Эксперимент

I" > /

ч \ \ 1

й 4 л

дение экспериментальных данных с расчётными оказалось не более 5% во всём частотном диапазоне по шкале децибел (0,02% по шкале в разах).

На основе составленной программы также разработаны ступенчатые переходы и диэлектрические шайбы для коаксиальных трактов тип 7 мм, тип 3,5 мм и тип 2,4 мм. Все разработанные в главе устройства внедрены в серийное производство на ЗАО «НПФ «Микран», представлены в каталогах этой фирмы и на них получены акты о внедрении.

В третьей главе приведены результаты разработок сверхширокополосных коаксиальных фиксированных нагрузок и аттенюаторов на диапазон 0...50 ГГц.

Коаксиальный фиксированный аттенюатор представляет собой отрезок круглого волновода с помещённой в нём диэлектрической пластиной прямоугольной формы (рис. 7). На одну или обе стороны диэлектрической пластины нанесён тонкий (меньше толщины скин-слоя) слой рези-стивного материала; на пластине имеются центральные и корпусные контакты.

При исследовании модели с использованием САПР СБТ М\У8 было установлено, что частотная характеристика ослабления для различных её значений отличается от номинальной на верхних частотах диапазона. На рис. 8 для частоты 20 ГТц приведена зависимость максимального отклонения ослабления от номинального значения. На основе анализа результатов была предложена эквивалентная схема фиксированного аттенюатора с распределённым резистивным слоем (рис. 9). Эквивалентная схема включает в себя подводящие линии длиной и с комплексной постоянной распространения у¡, распределённый резистивный слой длиной 12 с постоянным ослаблением £ и с комплексной

Рис. 7. Сечение модели коаксиального аттенюатора: 1 - резистивный поверхностный слой; 2 - диэлектрическая пластина; 3 -полосковые контакты; 4 -внешний проводник коаксиальной ЛП с воздушным заполнением

Рис. 8. Отклонение ослабления от номинальной величины

о-

еУ/:

5/ГЕ522-°

Рис. 9. Эквивалентная схема коаксиального аттенюатора

постоянной распространения у2, ёмкость С/, образованную разрывом полоско-вых проводников линии и ёмкость С2 резистивного слоя длиной 12.

По результатам моделирования можно отметить, что для значений номинального ослабления менее 15 дБ основное влияние на характеристику аттенюатора оказывает ёмкость С2, что приводит к увеличению ослабления с ростом частоты. Для значений номинального ослабления более 15 дБ влияние ёмкости С2> на характеристику ослабления компенсируется ёмкостью С, и рост ослабления прекращается.

В главе на основе декомпозиционного подхода с использованием волновой матрицы передачи составлена аналитическая модель фиксированного аттенюатора, учитывающая потери и влияние паразитных ёмкостей. На основе модели разработан аттенюатор для коаксиального тракта тип 3,5 мм (рис. 10). В его

конструкции для подержания центрального проводника (ЦП) коаксиальной ЛП были использованы ДШ, разработанные во второй главе.

Соединение ЦП коаксиальной линии и полосковой линии на диэлектрической подложке в аттенюаторе осуществляется с помощью разработанного ступенчатого коаксиально-полоскового перехода (КПП). Его расчётные и экспериментальные частотные характеристики приведены на рис. 11. Модуль коэффициента отражения не превышает минус 26 дБ (КСВ<1,1) в диапазоне до 20 ГГц.

По своим параметрам разработанный фиксированный аттенюатор соответствует лучшим отечественным аналогам и находится на уровне зарубежных.

Далее в главе рассмотрены вопросы проектирования фиксированных ступенчатых коаксиальных нагрузок. Фиксированная ступенчатая нагрузка представляется в виде четырёхполюсника, к первому входу которого подключена ЛП, а второй закорочен. Этот четырёхполюсник состоит из «-ступенчатого трансформатора с распределёнными потерями, согласующего волновое сопротивление ЛП (2о=50 Ом) с нулевым сопротивлением короткого замыкания. Ступенчатый трансформатор образован каскадным включение п отрезков регулярных ЛП с потерями. В качестве элемента с активными потерями используется распределённый резистивный слой сопротивлением Я, которое выбирается в соответствии с требуемым значением модуля коэффициента отражения

Рис. 10. Фотография коаксиального аттенюатора

Час тота. ГГц

Рис. 11. Частотная зависимость ослабления

Соедиыительный ра

Ступенчатый трзнсформатор

Рис. 12. Сечение модели нагрузки

Для коаксиального тракта тип 3,5 мм была создана параметрическая модель фиксированной нагрузки, состоящей из соединителя, диэлектрической шайбы и отрезка линии с распределёнными потерями (рис. 12). Для коррекции частотной характеристики модуля коэффициента отражения в конструкции предусмотрены настроечные винты, которые компенсируют неоднородности, связанные с возникающими неконтролируемыми зазорами в цанговом соединении и возможных отклонениях от допусков при изготовлении. На основе модели был изготовлен экспериментальный образец (рис. 13) фиксированной нагрузки. Как видно из рис. 14 результаты учёта в модели присоединительных разъёмов и номинальных размеров изготовленного опытного образца без настроечных винтов хорошо согласуются с экспериментальными. Используя

настроечные винты в серийной конструк-

Аиэлектоическая 17 1

ции нагрузки, частотную характеристику модуля коэффициента отражения удавалось опускать ниже минус 32 дБ (КСВН<1,05) во всём диапазоне частот (рис. 15). В ходе экспериментальных исследований также было установлено значительное влияние присоединительных размеров на частотную зависимость модуля коэффициента отражения.

На основе согласованной нагрузки для коаксиального тракта 3,5 мм, был разработан ряд фиксированных нагрузок для значений КСВН=1,2, КСВН=1,4, КСВН=2,0, которые используются в качестве мер отражения для скалярных и векторных анализаторов параметров цепей. Опыт проектирования в тракте тип 3,5 мм был применён для разработки фиксированных нагрузок в тракте тип 7 мм и тип 2,4 мм. Все экспериментальные образцы стали прототипами серийно выпускаемых нагрузок на ЗАО «НПФ «Микран». Параметры серийно выпускаемых фиксирован-

Чкт.та, П> |.|,

Рис. 15. Частные зависимости модуля ных нагрузок на ступенчатых ЛП с поте-КО коаксиальной нагрузки с настроеч- рями приведены в табл. 1 и 2. ными винтами

Рис. 13, Фотография разработанной коаксиальной нагрузки

__р-

___ г""-

/ \у

У/

Рис. 14. Частные зависимости модуля КО коаксиальной нагрузки без настроечных винтов

I-

„ / ч

/ Г\

/ /\ / ■

5

Таблица 1 Технические характеристики согласованных нагрузок

Модель Сечение коаксиального Диапазон КСВН, не Мощность рассеяния,

тракта, мм частот, ГГц более Вт, не более

НСЗ-18 7/3,04 0-18 1,08 2

НСЗ-20 3,5/1,52 0-20 1,08 1

НСЗ-50 2,4/1,042 0-50 1,15 0,5

Таблица 2 Технические характеристики фиксированных нагрузок

Модель Сечение коаксиального тракта, мм Номинальный КСВН Неравномерно ста КСВН Диапазон частот, ГТц Мощность рассеяния, Вт, не более

НР1-18 7/3,04 1,2 ±0,10 0-18 2

НР2-18 1,4 ±0,17

НРЗ-18 2,0 ±0,22

НР1-20 3,5/1,52 1,2 ±0,10 0-20 1

НР2-20 1,4 ±0,17

НРЗ-20 2,0 ±0,22

В четвёртой главе проведена разработка направленных ответвителей, направленных детекторов, разделителей и делителей мощности.

За основу взята топология несимметричного направленного ответвителя на плавных связанных полосковых линиях, расположенных на противоположных сторонах подложки и смещённых в противоположенные стороны относительно продольной оси структуры. Как известно, функция, описывающая коэффициент связи (КС) несимметричного НО, начинается от некоторого максимального значения в начале области связи (ОС) и заканчивается минимальным или нулевым значением в конце области связи. Меняя вид аппроксимации КС или комбинируя несколько различных видов аппроксимации на всём участке ОС, можно получить требуемое значение переходного ослабления во всём частотном диапазоне.

Для того чтобы измерить параметры связанных линий, к ним необходимо подключить одиночные линии. Основная трудность подключения одиночных линий заключается в области, где КС имеет максимальное значение, поскольку КС не может изменяться скачкообразно. Его плавное уменьшение до нуля приводит к изменению частотной зависимости переходного ослабления. Следовательно, при аппроксимации КС необходимо учитывать КС переходных областей, которые будут описывать переходы от связанных линий к одиночным. Поэтому общий КС тандемного соединения таких линий будет представлять комбинацию КС для отдельных промежутков, как показано на рис. 16.

Вклад КС переходных областей будет влиять на частотную характеристику переходного ослабления устройства. Это влияние заключается в отклонении

Переходная область!

Переходная область II

-А 0 1 1г х

Рис. 16. Зависимость аппроксимации коэффициента связи от текущей координаты вдоль области связи

переходного ослабления от номинального значения, увеличении его неравномерности на высоких частотах и смещении нижней граничной частоты.

Коэффициент связи переходных областей можно изменять посредством введения дополнительного постоянного значения КС, не зависящего от текущей координаты на промежутке между областью перехода и ОС. Введение дополнительного КС приводит к понижению общего уровня переходного ослабления. Его можно скомпенсировать, задав максимальный КС меньше начально-

Переходная область I связанных линий с резким изменением КС отражает имеющиеся в линиях электрические неоднородности, которые сложно учесть. Для увеличения развязки одиночных линий (минимизации их вклада в общий КС) применяют введение в эту область проводника, закороченного на корпус устройства. Формой и положением такого проводника можно скомпенсировать неоднородность в месте изгиба связанных линий. Его положение определяется из условия сохранения уравновешенной связи, т.е. расстояние от края проводника до связанных линий не должно приводить к их рассогласованию, а только может вносить ослабление связи между ними.

Для улучшения согласования дополнительно в области сильной связи были введены согласующие проводящие элементы в виде клинообразных пятиугольников, лежащих в плоскости линий (рис. 17) и замкнутые посредством перемычек на корпус. Указанные меры привели к подавлению волн высших типов, всегда существующих вблизи неоднородностей.

На основе результатов моделирования было изготовлено несколько образцов направленных ответвителей (рис. 18), корпус которых без разъёмов имеет

Рис. 18. Фотография разработанного НО

внешние габариты: высота 13,5 мм, длина 52,5 мм, ширина 18,0 мм. На входах установлены присоединительные разъёмы тип IX. Расчётные и измеренные частотные зависимости модулей элементов матрицы рассеяния одного из образцов представлены на рис. 19. Их численные значения в диапазоне от 2 до 20 ГГц удовлетворяют соотношениям: ослабление в основном канале менее 0,7 дБ; переходное ослабление равно (18±1) дБ; направленность более 17 дБ.

Сравнение расчётных и экспериментальных частотных характеристик показывает их хорошее соответствие. Измеренное значение КСВН на первом входе не превышает величины 1,22. Установлено, что такая величина КСВН обусловлена заниженными технологическими допусками и не достаточной проработкой перехода с коаксиального тракта на микрополосковый. При доработке можно достигнуть лучшего значения КСВН и во всем диапазоне получить направленность не менее 20 дБ. Замечено, что наибольшее влияние на направленность оказывает качество согласования второго входа.

Моделирование в более широкой полосе частот (выше 20 ГГц) такого НО показало ограничение его работы со стороны высоких частот из-за возбуждения волн высших типов. На рис. 20 приведены расчётные частотные зависимости модулей элементов матрицы рассеяния оптимизированной модели НО в диапазоне до 30 ГГц. Конкретная частота ограничения работы НО в верхней части диапазона определяется геометрическими размерами согласующего элемента в виде клинообразного пятиугольника. Изменение его размеров приводит к смещению частоты.

С целью расширения рабочего диапазона и улучшения частотных характеристик НО в топологии платы согласующие клинообразные пятиугольные элементы были выполнены из ре-

Рис. 19. Расчётные и экспериментальные частотные зависимости Б - параметров (дБ) направленного ответвителя.

Рис. 20. Расчётные частотные зависимости Я - параметров (дБ) направленного ответвителя с проводящими согласующими элементами.

зистивного материала с удельным поверхностным сопротивлением (33... 75) Ом/квадрат без изменения их геометрических размеров. Внесение материала с потерями позволило увеличить в 1,5 раза (в сторону верхних частот) коэффициент перекрытия рабочего диапазона (рис. 21).

Использование резистивных согласующих элементов в диапазоне до 30 ГГц обеспечивает хорошее согласование входных и выходных портов, равномерность коэффициентов ослабления в первичной линии и переходного ослабления, подавление на высоких частотах волн высших типов. Однако, улучшение частотных характеристик удалось добиться только относительно первого порта. Если при неизменной топологии сигнал подавать на третий порт, а внешняя согласованная нагрузка будет присоединяться ко второму порту, то частотная характеристика коэффициента переходного ослабления в диапазоне 24-28 ГГц будет иметь резонансный характер, т.е. будет ответвлять меньшее количество энергии из основного канала во вторичный. Такое поведение связано с нарушением свойства взаимности НО, содержащего поглощающие согласующие элементы на одном из концов нерегулярной линии.

В главе также предложена модель на распределённых элементах и реализован в микрополосковом исполнении сверхширокополосный разделитель мощности. Для перехода с коаксиальной линии на полосковую выбрана высокодобротная трёхслойная полосковая структура. Для минимизации размеров использовалась подложка из поликора (е=9,8) толщиной 0,254 мм. Рассматриваемая структура подключается к внешним линиям с волновыми сопротивлениями 50 Ом.

Корпус разделителя разборный (рис. 22). Для согласования микрополосковых линий с коаксиальной подводящей линией был выполнен ступенчатый переход. Это обеспечило увеличение рабочей полосы частот и выравнивание частотных характернее. 22 Фотография разделителя мощности. стик модулей коэффициентов

Рис. 21. Расчётные частотные зависимости Б - параметров (дБ) направленного ответ-вителя с резистивными согласующими

.— — ...... __..

Ч}.« , »ГГ---уЛ

"X

матрицы рассеяния. Такая геометрия эквивалентна включению согласующего трансформатора. Размер камеры разделителя составляет 3x4x5 мм.

Из рис. 23 видно, что разделитель имеет в частотном диапазоне 0...20 ГГц практически равномерные переходные характеристики: ответвление (6,6 ± 0,4) дБ; развязка (12 ± 0,8) дБ; КСВН от входного порта не более 1,16; » Частота.гти го КСВН от ответвлённых портов не

Рис. 23. Расчетные и экспериментальные (ехр) более 2,05. На разделитель мощ-частотные зависимости модулей элементов ности получен патент РФ на матрицы рассеяния разделителя мощности, дБ изобретение.

Далее в главе описаны практические разработки и результаты экспериментального исследования направленных детекторов, которые предназначены для формирования сигналов, пропорциональных коэффициенту отражения от исследуемого объекта. Принципиальная схема направленного детектора приведена на рис. 24. Физически направленный детектор объединяет в себе такие устройства, как мост с высокой направленностью, основной частью которого является делитель, находящийся между точками 1,2 и 3, высокочувствительный детектор и эталонную прецизионную нагрузку.

При подключении к мосту в точках 2 и 4 измеряемого объекта с импедансом 2Х Ф Ло в диагонали моста формируется сигнал, пропорциональный коэффициенту отражения. Формирование сигнала происходит за счёт сравнения сигнала, отражённого от внутренней эталонной нагрузки, с сигналом, отражённым от исследуемого объекта. При этом сопротивления, включённые между точками 1-3 и 3-2, должны быть идентичны и равны % = /?()- Сформированный сигнал детектируется на встроенном в диагональ моста детекторе и для дальнейшей обработки поступает на вход измерителя.

Характеристики направленного моста, определяющие его погрешность, будут зависеть от точности выполнения резисторов, от качества эталонной нагрузки (НЭ), от согласования входов. Диапазонность моста определяется диа-

Рис. 24. Принципиальная схема направленного детектора.

пазонностью входящих в его схему элементов: отрезков линий, резисторов, эталонной нагрузки, диода, соединителей.

Делитель мощности направленного детектора с целью достижения высокой точности изготовления резисторов выполнен по печатной технологии. На плате делителя также собирается схема высокочувствительного широкополосного детектора. Плата фиксируется тремя центральными проводниками подводящих коаксиальных трактов. Эталонная нагрузка представляет собой поверхностную нагрузку, разработанную в третьей главе диссертации. Нагрузка является внешней по отношению к камере делителя и выполняется в отдельном корпусе с фланцевым коаксиальным разъёмом. Входной и измерительный разъёмы подсоединяются к корпусу устройства посредством фланцевых соединителей.

Моделирование делителя с подводящим трактом и эталонной нагрузкой выполнено с помощью САПР СБТ ]УП¥8. При моделировании не учитывалось влияние области платы, на которой находится детектор. Однако такое упрощение оказалось оправданным и не привело к заметному расхождению результатов моделирования с экспериментальными.

На основе направленного детектора в тракте тип 3,5 мм был разработан направленный детектор для тракта тип 7 мм. Для этого в подводящих коаксиальных соединителях тип 7 мм и НЭ был выполнен согласованный ступенчатый переход, разработанный во второй главе диссертации, на тракт тип 3,5 мм, что дало возможность, не меняя корпус и камеру делителя, в сжатые сроки создать новое устройство с теми же параметрами. Эталонная нагрузка также подверглась переработке. Эксперименталь-

НЫХ детекторов ДЛЯ тракта ТИП 3,5 ММ РиС. 25. Внешний вид направленных детек-

ный образец второго направленного детектора показал параметры, не уступающие параметрам первого образца. Эти параметры приведены в таблице 3. Внешний вид направлен-

и тип 7 мм приведены на рис. 25.

торов

Таблица 3. Измеренные параметры устройств.

Модель

Частотный Направленность, диапазон, ГГц__не хуже, дБ

Предел допустимой погрешности измерения КО

ДК4-18 0,01- 18 35

±(0,018 + 0,08хГ2)

ДК4-20 0,01-20 35

35

±(0,018 + 0,08*Г2)

В таблице: Г - измеренное значение модуля коэффициента отражения от исследуемого устройства.

В целом можно отметить, что разработанные в третьей главе устройства являются функционально законченными узлами и предназначены для работы в составе измерительной аппаратуры. Серийное производство разработанных направленных детекторов, направленных ответвителей, делителей и разделителей мощности налажено на производственной базе ЗАО «НПФ «Микран».

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Предложен и описан эффективный матричный алгоритм анализа и синтеза ступенчатых коаксиальных неоднородностей, позволяющий получать оптимальные частотные характеристики по критерию минимизации коэффициента отражения. Алгоритм положен в основу программы по расчёту оптимальных геометрических размеров диэлектрических шайб и ступенчатых переходов.

2. Предложена содержащая частотнозависимые реактивные элементы эквивалентная схема сверхширокополосного фиксированного аттенюатора на распределённом резистивном слое. Проведено сравнение точности расчёта по предложенной эквивалентной схеме с расчётами, выполненными в САПР СБТ

Сравнение показало, что для значений номинального ослабления менее 15 дБ значительное влияние оказывает ёмкость, образованная погонными параметрами распределённого резистивного слоя, что приводит к увеличению ослабления с ростом частоты. Для значений номинального ослабления более 15 дБ влияние этой ёмкости на характеристику ослабления компенсируется влиянием ёмкости разрыва полосковых проводников и рост ослабления прекращается.

3. Установлено, что в направленном ответвителе на связанных нерегулярных полосковых линиях применение резистивного поверхностного слоя вместо проводящего для согласующего элемента увеличивает в 1,5 раза коэффициент перекрытия рабочего диапазона в сторону верхних частот. Предложенное техническое решение защищено патентом РФ на изобретение.

4. Разработан, внедрён и защищен патентом РФ на изобретение сверхширокополосный коаксиальный делитель мощности на распределённых элементах, реализованный в микрополосковом исполнении. По совокупности параметров делитель находится на уровне известных отечественных и зарубежных аналогов.

5. На основе предложенного подхода к расчёту нерегулярных линий передачи разработаны, экспериментально исследованы и внедрены в производство на ЗАО «НПФ «Микран» пассивные СВЧ устройства для трёх типов коаксиальных трактов с диапазоном частот до 50 ГГц: переходы в трактах и между

трактами, фиксированные нагрузки и аттенюаторы, направленные ответвители и направленные детекторы, делители и разделители мощности.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Фатеев A.B.. Гошин Г.Г. Проектирование малогабаритного сплитгера диапазона 0...20 ГГц. // Всероссийская научно-техническая конференция "Научная сессия ТУСУР-2008" / Томск: В-Спектр, 2008. - Ч. 2, с. 271-273.

2. Фатеев A.B.. Гошин Г.Г. Проектирование и исследование малогабаритного направленного ответвителя диапазона СВЧ. // Современные проблемы радиоэлектроники // Сборник научных трудов.— Красноярск: ИПК СФУ, 2008, с. 117-120.

3. Гошин Г. Г., Фатеев A.B.. Установка для измерения электрических параметров материалов на СВЧ. // Известия ВУЗов — Физика, 2008, № 9/2, Т.51, с. 166-167.

4. Гошин Г. Г., Абраменко А. Ю., Фатеев A.B.. Моделирование широкополосных коаксиально-волноводных переходов СВЧ-диапазона. // Известия ВУЗов - Физика, 2008, № 9/2, Т. 51, с.168-169.

5. Андронов Е. В., Гошин Г. Г., Фатеев A.B. Многооктавные пассивные устройства деления мощности для измерителей параметров цепей диапазона до 20 ГГц. // Севастополь: Вебер. СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии: Материалы 18-ой Международной Крымской конференции. - 2008. Т.1, с. 698-699.

6. Михеев Ф.А., Морозов О.Ю., Фатеев A.B. Исследование влияния производственных допусков на параметры отрезка коаксиального тракта // Всероссийская научно-техническая конференция "Научная сессия ТУСУР-2009" / Томск: В-Спектр, 2009. - Ч. 4, с. 34-37.

7. Абраменко А.Ю., Фатеев A.B. Аттенюатор СВЧ диапазона в коаксиальном тракте 3,5x1,52 мм. // Всероссийская научно-техническая конференция "Научная сессия ТУСУР-2009" / Томск: В-Спектр, 2009. -Ч. 4, с. 7-9.

8. Андронов Е.В., Глазов Ген.Н., Гошин Г.Г., Морозов О.Ю., Фатеев A.B. Исследование согласованного коаксиального СВЧ перехода приборного класса // Материалы 19-ой международной Крымской конференции "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии" / Севастополь: Вебер, 2009, с. 486-487.

9. Андронов Е.В., Гошин Г.Г., Морозов О.Ю., Фатеев A.B. Многооктавные устройства СВЧ диапазона для разделения падающей и отражённой мощностей // Материалы 19-ой международной Крымской конференции "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии" / Севастополь: Вебер, 2009, с. 471-472.

10. Андронов Е. В., Глазов Ген.Н., Гошин Г. Г., Морозов О.Ю., Фатеев A.B. Моделирование ступенчатого коаксиального перехода СВЧ-диапазона // Мате-

риалы VIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. «Информационные технологии и математическое моделирование» / Томск: Изд. Том. ун.-та, 2009 - 4.2. с. 8-13.

11. Михеев Ф.А., Фатеев A.B. Моделирование диэлектрической шайбы для воздушного коаксиального тракта. // Всероссийская научно-техническая конференция "Научная сессия ТУСУР-2010" / Томск: В-Спектр, 2010. - Ч. 4, с. 46-49.

12. Михеев Ф.А., Щуров В.В., Фатеев A.B. Моделирование согласованных нагрузок для коаксиальных трактов // Всероссийская научно-техническая конференция "Научная сессия ТУСУР-2010" / Томск: В-Спектр, 2010. - Ч. 4, с. 7375.

13. Андронов Е.В., Гошин Г.Г., Морозов О.Ю., Семенов A.B., Фатеев A.B. Сверхширокополосный направленный ответвитель с резистивными согласующими элементами // Материалы 20-ой международной Крымской конференции "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии" / Севастополь: Вебер,

2010, с. 639-640.

14. Гошин Г. Г., Фатеев A.B. О применении метода электродинамического подобия при моделировании широкополосных устройств СВЧ. // Известия ВУЗов- Физика, 2010, № 9/2, Т.53, с.180-181.

15. Гошин Г. Г., Морозов О.Ю., Фатеев A.B. Опыт разработки и использования коаксиальных соединителей. // Материалы докладов третьей научно-технической конференции «Обмен опытом в области создания сверхширокополосных РЭС» / Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010, с. 58-64.

16. Михеев Ф.А., Фатеев A.B. Сверширокополосный направленный мост диапазона ОВЧ // Всероссийская научно-техническая конференция "Научная сессия ТУСУР-201 Iм/Томск: В-Спектр, 2011.-Ч. 1,с. 192-194.

17. Семибратов В.П., Фатеев A.B. Аттенюатор фиксированный для коаксиального тракта сечением 7/3,04 мм // Всероссийская научно-техническая конференция "Научная сессия ТУСУР-2011" / Томск: В-Спектр, 2011. - Ч. 2, с. 288291.

18. Фатеев A.B.. Щуров В.В. Сверхширокополосный делитель мощности для коаксиального тракта сечением 3,5/1,52 мм // Всероссийская научно-техническая конференция "Научная сессия ТУСУР-2011" / Томск: В-Спектр,

2011.-Ч. 2, с. 283-285.

19. Щуров В.В., Фатеев A.B.. Гошин Г.Г. Проектирование делителя мощности диапазона 0..32 ГГц // Современные проблемы радиоэлектроники / Сборник научных трудов,- Красноярск: ИПК СФУ, 2011, с. 294-297.

20. Семибратов В. П., Фатеев A.B.. Гошин Г. Г. Разработка фиксированного аттенюатора для коаксиального тракта // Современные проблемы радиоэлектроники / Сборник научных трудов.- Красноярск: ИПК СФУ, 2011, с. 297-300.

21. Андронов Е. В., Гошин Г. Г., Семибратов В. П., Фатеев A.B., Щуров В. В. Коаксиальные калибровочные меры // Материалы 21-ой международной Крымской конференции "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии" / Севастополь: Вебер, 2011. с. 877-878.

22. Пат. 2 412 507 Российская Федерация, МПК Н01Р5/18. Делитель мощности / О.Ю. Морозов, A.B. Фатеев. Г.Г. Гошин, A.B. Семенов. - № 2010103213/07, заявл. 01.02.2010; опубл. 20.02.2011; Бюл. -№ 5. - 15 е.: ил.

23. Пат. Российская Федерация, МПК Н01Р5/18. Полосковый противонаправленный ответвитель / О.Ю. Морозов, A.B. Фатеев. Г.Г. Гошин, A.B. Семенов. - № 2010125799, заявл. 31.08.2010; решение о выдаче патента 04.07.2011. -18 е.: ил.

24. Исследование перспективных путей разработки и создания сверхширокополосных направленных устройств и расчёт элементов коаксиально-волноводного тракта для контрольно-измерительной аппаратуры диапазона до 50 ГГц. Отчёт о НИР по договору № 74/10. Гос. per. № 01201162934. Научный руководитель д.ф.-м.н., профессор Г. Г. Гошин. Томск: ТУСУР, 2010. - 107 с.

25. Расчёт элементов коаксиально-волноводного тракта (промежуточный). Отчёт о НИР по договору № 74/10. Гос. per. № 01201162934. Научный руководитель д.ф.-м.н., профессор Г. Г. Гошин. Томск: ТУСУР, 2011. - 98 с.

Тираж 100 экз. Заказ 1164. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40. Тел.(3822) 533018.

Введение.

1 Сверхширокополосные устройства СВЧ и КВЧ диапазонов на основе нерегулярных линий с распределёнными параметрами и методы их расчёта.

1.1 Согласующие устройства для коаксиальных трактов.

1.2 Устройства поглощения мощности.

1.2.1 Оконечные фиксированные нагрузки.

1.2.2 Фиксированные аттенюаторы.

1.3 Устройства распределения мощности.

1.3.1 Делители мощности.

1.3.2 Направленные ответвители на распределённых элементах.

1.3.3 Направленные ответвители на комбинированных элементах.

2 Исследование сверхширокополосных ступенчатых коаксиальных переходов и разработка устройств на их основе.

2.1 Модели и алгоритмы расчёта сверхширокополосных согласующих переходов и соединителей.

2.1.1 Расчёт диэлектрической шайбы.

2.1.2 Расчёт ступенчатого согласованного перехода.

2.2 Конструктивно-технологические особенности сверхширокополосных согласующих переходов.

2.2.1 Механические параметры коаксиальных соединителей.

2.2.2 Влияние допусков на электрические характеристики коаксиальных соединителей.

2.3 Экспериментальное исследование сверхширокополосных согласующих переходов и диэлектрических шайб.

2.3.1 Исследование диэлектрической шайбы.

2.3.2 Согласованный сверхширокополосный ступенчатый переход.

3 Сверхширокополосные устройства поглощения мощности.

3.1 Сверхширокополосные фиксированные нагрузки.

3.1.1 Моделирование сверхширокополосных коаксиальных фиксированных нагрузок.

3.1.2 Конструктивно-технологические особенности сверхширокополосных нагрузок.

3.1.3 Экспериментальное исследование сверхширокополосных нагрузок.

3.2 Сверхширокополосные фиксированные аттенюаторы.

3.2.1 Моделирование сверхширокополосных коаксиальных фиксированных аттенюаторов.

3.2.2 Расчёт и экспериментальное исследование сверхширокополосного аттенюатора.

3.2.3 Коррекция частотных характеристик сверхширокополосного аттенюатора

4 Сверхширокополосные устройств распределения мощности СВЧ и КВЧ диапазонов.

4.1 Сверхширокополосный делитель и разделитель мощности.

4.1.1 Конструктивные особенности разделителя мощности.

4.1.2 Моделирование делителя мощности на два выхода.

4.2 Сверхширокополосный направленный ответвитель.

4.2.1 Анализ области связи НО.

4.2.2 Расчёт и моделирование направленного ответвителя.

4.2.3 Экспериментальное исследование сверхширокополосных направленных ответвителей и делителей мощности.

4.2.4 Коррекция частотных характеристик направленных ответвителей.

4.3 Направленный детектор.

Актуальность темы.

В последнее время в России наблюдается повышение интереса к задачам разработки и необходимости создания современных импортозамещающих, конкурентоспособных на внутреннем и мировом рынках сверхширокополосной измерительной и функциональной аппаратуры СВЧ и КВЧ диапазонов. Использование новых материалов и технологий, разработка на их основе элементов и устройств даёт возможность улучшать технические характеристики аппаратуры. К подобным устройствам относятся сверхширокополосные пассивные устройства, являющиеся основными частями измерительных приборов - векторных и скалярных анализаторов параметров цепей.

Из анализа литературных источников следует, что практически нет работ, в которых при расчёте характеристик устройств учитывались бы потери в материалах, металлах и диэлектрике, из которых эти устройства выполнены. Недостаточно внимания уделяется также влиянию производственных и технологических допусков на характеристики устройств. В тоже время, для повышения точности измерений учёт этих факторов может оказаться важным. Реальные устройства всегда имеют потери, поэтому их учёт на стадии разработки качественно должен улучшить совпадение экспериментальных данных с расчётными.

Использование, построенной на основе таких устройств, сверхширокополосной аппаратуры даёт значительный технический и экономический эффект и значительное уменьшение номенклатуры контрольно-измерительных приборов. Сверхширокополосность аппаратуры гарантирует её универсальность и интенсивность использования. Совершенствование приёмно-передающей и контрольно-измерительной аппаратуры, создание широкополосных и сверхширокополосных пассивных устройств диапазонов СВЧ и КВЧ представляет собой актуальную научно-техническую проблему, имеющую важное практическое значение. Для её решения необходимо проведение комплекса работ, направленных на разработку, исследование и доведения до создания серийных образцов устройств СВЧ и КВЧ диапазонов.

Один из путей решения обозначенной проблемы - разработка эффективных комбинированных подходов и методов анализа и синтеза сверхширокополосных устройств на основе отрезков нерегулярных одиночных и связанных линий на современной технологической базе с использованием современных материалов.

Цель работы. Разработка и исследование узловой базы пассивных СВЧ и КВЧ устройств для измерительного оборудования на основе нерегулярных линий с распределёнными параметрами, конструктивная реализация которых обладает новизной; улучшение основных характеристик устройств на основе комплексного охвата проблемы; реализация с учётом потерь в линиях моделей и методик расчёта конфигурации и топологии устройств в виде эффективных вычислительных алгоритмов.

Задачи исследования. Поставленная цель достигается решением следующих основных задач.

1. Исследование в приближении Т-волны описания сверхширокополосных пассивных устройств на нерегулярных линиях и создание на их основе эффективных комбинированных моделей, учитывающих потери в материалах, ёмкости скачков геометрических размеров линии, паразитные погонные реактивности.

2. Разработка и оптимизация параметров коаксиальных согласованных переходов в тракте и между трактами диапазона 0.50 ГГц.

3. Разработка и оптимизация параметров коаксиальных фиксированных нагрузок и аттенюаторов на резистивных тонкоплёночных покрытиях диапазона 0. 50 ГГц.

4. Разработка и оптимизация параметров делителей мощности и направленных ответвителей на нерегулярных линиях для коаксиальных трактов с диапазоном до 20 ГГц.

Методы исследования. Для решения поставленных задач применяются методы теории линейных электрических цепей, метод декомпозиционного проектирования, матричной алгебры, вычислительной математики, специализированных систем моделирования и автоматизированного проектирования.

Научная новизна работы.

1. На основе декомпозиционного подхода в приближении Т-волны и с учётом потерь предложен алгоритм анализа и оптимального синтеза конструкции коаксиальных ступенчатых согласующих шайб и согласованных переходов по критерию достижения в заданном диапазоне частот минимального значения КСВН.

2. Реализован новый подход к анализу сверхширокополосного фиксированного коаксиального аттенюатора на основе предложенной эквивалентной схемы с учётом потерь и с дополнительными реактивными элементами.

3. Разработан сверхширокополосный делитель мощности на подвешенной подложке с согласующим ступенчатым переходом. По совокупности параметров устройство превосходит известные отечественные аналоги и находится на уровне зарубежных. Конструкция делителя защищена патентом РФ на изобретение № 2412507.

4. Разработана и апробирована новая конструкция направленного ответ-вителя на нерегулярных связанных линиях с резистивными согласующими элементами. На техническое решение получено положительное решение по заявке №2010125799 о выдаче патента Российской Федерации.

Эффективность и новизна предлагаемых подходов определяется тем, что достигнутые технические характеристики серийно выпускаемых устройств на ЗАО «НПФ «Микран» соответствуют техническому уровню ведущих отечественных и мировых производителей.

Практическая ценность.

1. Разработанные алгоритмы анализа и синтеза одиночных и связанных нерегулярных линий передачи могут быть использованы для расчёта сверхширокополосных пассивных устройств СВЧ и КВЧ диапазонов.

2. На основе декомпозиционного подхода разработанные алгоритмы анализа и синтеза, изложенные в диссертационной работе, легли в основу оригинального программного обеспечения:

• программа анализа и синтеза направленного ответвителя;

• программа по расчёту геометрических размеров диэлектрических шайб и ступенчатых переходов.

3. Разработанные переходы и нагрузки для коаксиального тракта тип 2,4 мм использованы в ОКР «Исследование перспективных путей разработки и создания сверхширокополосных направленных устройств и расчёт элементов ко-аксиально-волноводного тракта для контрольно-измерительной аппаратуры диапазона до 50 ГГц», выполняемую по Постановлению № 218 Правительства РФ в соответствии с договором 13.G25.31.0011 от 07.09.2010 г.

4. На основе оригинальных аналитических моделей и численного моделирования нерегулярных линий разработана и внедрена на ЗАО «НПФ «Ми-кран» узловая база пассивных устройств (более 20 наименований) для коаксиальных трактов тип 7 мм, тип 3,5 мм, тип 2,4 мм.

Реализация и внедрение результатов исследований.

Работа выполнена на кафедре СВЧ и KP ТУСУР. Результаты диссертационной работы были использованы при разработке сверширокополосных устройств в НИР «Разработка и исследование сверхширокополосных пассивных устройств СВЧ диапазона» по х/д №27/09 и в ОКР «Исследование перспективных путей разработки и создания сверхширокополосных направленных устройств и расчёт элементов ко-аксиально-волноводного тракта для контрольно-измерительной аппаратуры диапазона до 50 ГГц» по х/д №74/10 между ТУСУР и ЗАО «НПФ «Микран». Последняя выполняется при поддержке Министерства образования и науки РФ в порядке реализации Постановления № 218 Правительства РФ в соответствии с договором 13.G25.31.0011 от 07.09.2010г.

Достижения практического характера, в которых используются полученные автором результаты внедрены в виде ряда серийно выпускаемых устройств для коаксиальных трактов тип 7 мм, тип 3,5 мм, тип 2,4 мм на ЗАО «НПФ «Микран»: делители и разделители мощности, направленные ответвители, датчики КСВН, согласованные и фиксированные нагрузки, согласованные переходы, аттенюаторы. Все они являются, основными частями сверхширокополосных измерительных приборов - векторных и скалярных анализаторов параметров цепей. Серийно выпускается более 20 разновидностей сверхширокополосных устройств, что подтверждается актом о внедрении.

Апробация результатов

Основные положения диссертационной работы представлялись на следующих конференциях:

• Международная Крымская конференция "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии" (КрыМиКо'2008, 2009, 2010, 2011), г. Севастополь.

• Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых учёных "Научная сессия ТУСУР" (НС ТУСУР - 2008, 2009, 2010, 2011), г. Томск.

• Всероссийская научно-техническая конференция молодых учёных и студентов с международным участием «Современные проблемы радиоэлектроники» 2008, 2011, г. Красноярск.

• Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Информационные технологии и математическое моделирование», 2009, г. Анжеро-Судженск.

• Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы радиофизики» (АПР - 2008, 2010) г. Томск.

• Всероссийская научно-техническая конференция «Обмен опытом в области создания сверхширокополосных РЭС», 2010, г. Омск.

Достоверность полученных результатов.

Достоверность расчётов по предложенным алгоритмам анализа и синтеза пассивных устройств СВЧ и КВЧ диапазонов, определяется совпадением с результатами численных экспериментов в системах автоматизированного проектирования, совпадением в пределах погрешности с результатами экспериментальных исследований опытных образцов.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Применение метода декомпозиции для составления эквивалентной схемы, учитывающей потери, и добавление в неё шунтирующих ёмкостей скачкообразного изменения диаметров коаксиальной линии, позволяет разрабатывать диэлектрические шайбы сложной конфигурации и согласованные переходы с её включением, обеспечивающие значение КСВН в тракте менее 1,025.

2. Использование в эквивалентной схеме аттенюатора на распределённых элементах подводящих линий с потерями, ёмкости разрыва полосковых проводников, индуктивностей и ёмкостей, образованных погонными параметрами распределённого резистивного слоя конечной длины с постоянным значением ослабления и комплексной постоянной распространения, позволяет проводить расчёты переходных характеристик с погрешностью не более 0,05%.

3. Добавление плоских свободно-потенциальных резистивных согласующих элементов определённой конфигурации, расположенных в области сильной связи в несимметричном направленном ответвителе на связанных нерегулярных полосковых линиях, позволяет увеличить в 1,5 раза (в сторону верхних частот) коэффициент перекрытия рабочего диапазона.

Публикации. По результатам проведённых исследований опубликовано 23 работы, в том числе 3 публикации в журналах из перечня ВАК, 1 патент РФ на изобретение, 1 положительное решение по заявке на патент РФ на изобретение.

Личный вклад автора. Диссертация является итогом исследований автора, проводившихся совместно с сотрудниками ЗАО «НПФ «Микран» и ТУ-СУР. Основные исследования, результаты которых представлены в диссертации, были выполнены по инициативе автора. Совместно с научным руководителем обсуждались цели работы и пути их достижения, результаты работы. Личный вклад включает выбор методик исследований, проведение численных расчётов, подготовку экспериментальных образцов и измерение их характеристик, обработку экспериментальных результатов. Большая часть статей по теме диссертации написана после обсуждения с соавторами. Соавторами являются научный руководитель, сотрудники НПФ «Микран» и студенты старших курсов, выполняющие исследования под руководством автора, в том числе в рамках двух хоздоговорных НИР, ответственным исполнителем которых является автор.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложения. Объем работы составляет 151 страницы машинописного текста, включая 86 рисунков и список литературы из 148 наименований.

выводы

В направленном ответвителе на связанных нерегулярных полосковых линиях установлено, что применение резистивного поверхностного слоя вместо проводящего для согласующего элемента увеличивает в 1,5 раза коэффициент перекрытия рабочего диапазона в сторону верхних частот.

Разработанные сверхширокополосные направленный ответвитель и делитель мощности защищены патентами РФ на изобретение.

Проведён комплекс работ по исследованию и разработке сверхширокополосных делителей и разделителей мощности, направленных ответвителей и направленных детекторов.

Разработанные образцы направленного ответвителя, делителя и разделителя мощности, направленных детекторов стали прототипами серийно выпускаемых устройств на ЗАО «НПФ «МИКРАН» [124-126].

5 Заключение

1. Предложен и описан эффективный матричный алгоритм анализа и синтеза ступенчатых коаксиальных неоднородностей, позволяющий получать оптимальные частотные характеристики по критерию минимизации коэффициента отражения. Алгоритм положен в основу программы по расчёту оптимальных геометрических размеров диэлектрических шайб и ступенчатых переходов.

2. Предложена содержащая частотнозависимые реактивные элементы эквивалентная схема сверхширокополосного фиксированного аттенюатора на распределённом резистивном слое. Проведено сравнение точности расчёта по предложенной эквивалентной схеме с расчётами, выполненными в САПР СБТ М\¥8. Сравнение показало, что для значений номинального ослабления менее 15 дБ значительное влияние оказывает ёмкость, образованная погонными параметрами распределённого резистивного слоя, что приводит к увеличению ослабления с ростом частоты. Для значений номинального ослабления более 15 дБ влияние этой ёмкости на характеристику ослабления компенсируется влиянием ёмкости разрыва полосковых проводников и рост ослабления прекращается.

3. Установлено, что в направленном ответвителе на связанных нерегулярных полосковых линиях применение резистивного поверхностного слоя вместо проводящего для согласующего элемента увеличивает в 1,5 раза коэффициент перекрытия рабочего диапазона в сторону верхних частот. Предложенное техническое решение защищено патентом РФ на изобретение.

4. Разработан, внедрён и защищен патентом РФ на изобретение сверхширокополосный коаксиальный делитель мощности на распределённых элементах, реализованный в микрополосковом исполнении. По совокупности параметров делитель находится на уровне известных отечественных и зарубежных аналогов.

5. На основе предложенного подхода к расчёту нерегулярных линий передачи разработаны, экспериментально исследованы и внедрены в производство на ЗАО «НПФ «Микран» пассивные СВЧ устройства для трёх типов коаксиальных трактов с диапазоном частот до 50 ГГц: переходы в трактах и между трактами, фиксированные нагрузки и аттенюаторы, направленные ответвители и направленные детекторы, делители и разделители мощности.

1. Фано Р. Теоретические ограничения полосы согласования произвольных импедансов. М.: Сов. радно, 1965.

2. Goula D.C. A new theory of broad-band matchin //IEEE Trans. Circuit Theory. 1964 . Vol.CT-11, N 1. - p. 30-50.

3. Никольский В.В., Никольская Т.И. Декомпозиционный подход к задачам электродинамики М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1983. - 304 с.

4. Сычёв А.Н. Общие подходы к оптимальному проектированию интегральных СВЧ-устройств. Обзор // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники 2 (22) 2010. Томск: ТУСУР, 2010, с. 76 80.

5. Бабак Л.И. Структурный синтез СВЧ полупроводниковых устройств на основе декомпозиционного подхода // Известия Томского политехнического университета. -2006. Т. 309. - №8. - С. 160-165.

6. Кац Б.М., Мещанов В.П., Фельдштейн А.Л. Оптимальный синтез устройств СВЧ с Т-волнами/ Под ред. В.П. Мещанова М.: Радио и Связь, 1984.

7. Сверхширокополосные микроволновые устройства/Под ред. А.П. Кре-ницкого и В.П. Мещанова. М: Радио и связь, 2001. - 560 с.

8. MacKenzie Т. Е., Sanderson, А. Е. Some fundamental design principles for the development of precision coaxial standards and components. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. MTT-14, pp. 29-39, Jan. 1966.

9. ГОСТ PB 51914-2002. Элементы соединения СВЧ трактов электронных измерительных приборов. Присоединительные размеры

10. IEEE STD 287-2007. IEEE Standard for Precision Coaxial Connectors (DC to 110 Ghz)

11. MIL-STD-348A. Interface standard radio frequency connector interfaces

12. Джуринский К.Б. Миниатюрные коаксиальные радиокомпоненты для микроэлектроники СВЧ. Техносфера РИЦ, 2006. 216 с.

13. Whinnery J.R., Jamieson H.W., and Robbins Т.Е. Coaxial line discontinuities. Proc. IRE, vol. 32, pp. 695-709; Nov. 1944.

14. Whinnery J.R., Jamieson H.W. Equivalent Circuits for Discontinuities in Transmission Lines. Proc. IRE, vol. 32, pp. 98-114; Feb. 1944.

15. Somlo P.I. The Computation of Coaxial Line Step Capacitaces. IEEE Tr. MTT, vol. MTT-15, pp. 48-53; Jan. 1967.

16. Somlo P.I. Calculating coaxial transmission line step capacitance. IEEE Tr. MTT, vol. 11, p. 454; Sept. 1963.

17. Сладек H. Основные соображения по расчёту и применению прецизионных коаксиальных соединителей // Зарубежн. Радиоэлектроника. 1967. -№10.-С. 101-112.

18. В.Фуско. СВЧ цепи. Анализ и автоматизированное проектирование. М.: Радио и связь, 1990.

19. Young L. The numerical solution of transmission line problems. Advances in microwaves. Volume 2. Academic press, New York. 1967.

20. Gogioso L. A variational approach to compute the equivalent capatcitance of coaxial line discontinuities. IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, 1979, pp. 580-582.

21. Wadel B.C. Transmission line design handbook. Artech house. 1991, 517 p.

22. Мейнке X., Гундлах Ф. Радиотехнический справочник, т.1. М.: Госэнер-гоиздат, 1960. 416 с.

23. Sladek N. Electrical design aspects of RF coaxial connectors -Amphenol borg electronics corporation. 1960, 154 p.

24. Стренг Г., Фикс Д. Теория метода конечных элементов / Пер. с англ. Под ред. Г.И. Марчука. М: Мир, 1977. - 349с.

25. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. -320 с.

26. Лифанов И.К. Метод сингулярных интегральных уравнений и численный эксперимент. М.:ТОО «Янус», 1995. - 520 с.

27. Kats В.М., Meschanov V.P. and Khvalin A.L. Synthesis of superwide-band matching adapters in round coaxial lines // IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., Mar. 2001, vol. MTT 49 , №3, pp. 575 - 579.

28. Илларионова Г.А. Исследование ступенчатых нерегулярностей в коаксиальных линиях с учетом волн высших видов// Известия вузов. Радиоэлектроника,- 1972. Т. 15, №6. - с.745-753.

29. Исаков A.B. Научные и технические аспекты разработки и производства высокочастотных соединителей: дис. канд. т. н. Екатеринбург: УГТУ, 2006.- 172 с.

30. Zhou Y. A Wideband millimeter-wave coaxial to rectangular waveguide transition structure // Microwave Journal №3, 2011, pp. 112-120

31. Кац Б. M., Мещанов В. П, Попова Н. Ф. Синтез ступенчатых нагрузочных устройств // Радиотехника и электроника. 1985. - Т. 30, №9. - с. 17091712.

32. Кац Б. М., Мещанов В. П., Попова Н. Ф. Исследование резистивных нагрузок для линий передачи с Т-волнами // Электронная техника. Сер. 10.- 1988.-Вып. 1 (67).-с. 29-32.

33. Дудов С. И., Попова Н. Ф. Расчёт параметров коаксиальных резистивных рассогласованных нагрузок с оптимальными допусками // Электронная техника. Сер. Управление качеством, стандартизация, метрология, испытания. 1991.-Вып. 2(144).-с. 39-42.

34. Дудов С. И., Мещанов В. П. Оптимизация гарантированного запаса качества в задачах синтеза радиотехнических систем // Радиотехника и электроника. 1981. - Т. 26, №6. - с. 1161 - 1165.

35. Кац Б.М., Мещанов В. П., Попова Н. Ф. Экспериментальное исследование ступенчатых коаксиальных нагрузок // Электронная техника. Сер. I. -1987. Вып. 8 (402). - с. 39 - 42.

36. Кац Б.М., Мещанов В.П., Попова Н.Ф. Сверхширокополосные малогабаритные нагрузки для коаксиальной линии передачи сечением 3,5/1,52 мм // Электронная техника. Сер. 8. 1988. - Вып. 2 (129). - с. 46 - 47.

37. Костюченко К.К, Новикова JI.M., Хворостов Б.А. Коаксиальные меры КСВН и полного сопротивления с расчётными параметрами. // Измерительная техника. 1981. - №5. - с. 49-51.

38. Patent US 5047737; Sep. 10, 1991. Directional coupler and termination for stripline and coaxial conductors / William W. Oldfield.

39. Patent US 3137846 . Card attenuator for microwave frequencies / Wein-schel B.O.

40. Patent US 3227976. Fixed coaxial line attenuator witch dielectric-mounted resistive film / Hewlett W.B., Wholey B.

41. Патент RU 20146752; 15.06.1994. Коаксиальный аттенюатор / Горячев Ю.А., патентообладатель Нижегородский научно исследовательский приборостроительный институт «Кварц».

42. Патент RU 2308126; 12.12.2005. Микрополосковый аттенюатор / Кузнецов Д.И., Крючатов В.И., патентообладатель Казанский Государственный технический университет им. А.Н. Туполева.

43. Патент RU 1356057; 10.04.1986. Фиксированный коаксиальный аттенюатор / Горячев Ю.А.

44. Патент RU 573831; 20.10.1977. Коаксиальный аттенюатор / Горячев Ю.А., Бунтилов В.М.

45. Patent US 5039961; 13.08.1991. Complanar attenuator element having tuning stubs / David R. Veteran, Santa Rosa, Calif. Assignee Hewlett Packard Company.

46. Лаврик В.И., Фильчакова В.П., Яшин A.A., Конформные отображения физико-топологических моделей. Киев: Наукова думка, 1990. 376 с.

47. Лаврентьев М.А. Методы теории функций комплексного переменного: учеб пособие / М.А. Лаврентьев, Б.В. Шабат. 5-е изд. испр. - М.: Наука, 1987.-688 с.

48. Иоссель Ю.А., Качанов Э.С., Струнский М.Г. Расчёт электрической ёмкости. 2-е изд. - Л:. Энергоиздат, 1981. - 288 с.

49. Фильчаков П.Ф. Приближенные методы конформных отображений: спр. руководство / П.Ф. Фильчаков. Киев: Наукова думка, 1964- 523 с.

50. Гетманов Н.Н., Железнова Г.И., Чуркин М.А. Численный метод расчёта многоконтактных прямоугольных распределённых резисторов //Вопросы радиоэлектроники. Сер. Технология производства и оборудование. 1975. Вып.4. - С. 57-63.

51. Антонов Ю.Н. Индуктивное моделирование лазерной подгонки пленочных резисторов / Ю. Н. Антонов. Ульяновск : УлГТУ, 2009. 215 с.

52. Stark D. Analysis of Power Supply Networks in VLSI Circuits. Tech Report WRL-TR-91-3, 1991. 153 p.

53. Erich B, "Resistance Calculation From Mask Artwork Data by Finite Element Method", Proceedings of the 22nd Design Automation Conference, 1985, pp. 305-311.

54. Горячев Ю.А. Плоская тонкоплёночная резистивная линия. Вопросы радиоэлектроники, сер. Радиоизмерительная техника, 1969, вып. 2. -с. 91-99.

55. Садков В. Д., Горячев Ю. А. Расчёт тонкоплёночной аттенюаторной пластины. // Техника средств связи, сер. Радиоизмерительная техника, 1977, вып. 2, с. 13-19.

56. Садков В.Д. Расчёт и юстировка тонкоплёночных звеньев затухания // Известия вузов серия Радиоэлектроника. 1977. Т. 20, №9. с. 115-118

57. Садков В.Д. Тонкоплёночные звенья затухания с трансформацией сопротивлений // Радиоэлектроника 1978, Т. 21, №7. с. 120-122

58. Садков В.Д., Моругин C.JI. Расчёт Т-образных резистивных пластин для широкополосных коаксиальных и полосковых аттенюаторов // Электронная техника. Сер.1. 1988. - Вып. 7. - с. 24 - 29.

59. Шварцман A.M. Резистивные пластины для широкополосных коаксиальных и полосковых аттенюаторов СВЧ-диапазона. Электронная техника, сер. Электроника СВЧ, вып. 1, 1983. с. 7-11

60. Малышев А.В. Автоматизация управления проектированием плёночных аттенюаторов и резисторов: дис. канд. т. н. Санкт-Перебург: СЗТУ, 2000. 212 с.

61. Патент SU 1488897; 23.06.89. Делитель мощности / Б.Н. Левитас, Т.В. Маковская, B.C. Ройзенток.

62. Patent US 3,701,056; 24.10.72. Resistive film bleeder resistor for use in an branch circuit / Syuichi Ozawa, Noboru Tomimuru, assignor to Iwatsu electric Company, Tokyo-to, Japan.

63. Патент US 4367445; 30.03.81. Impedance transforming three port power divider/ Dydyk Michael, Schaumberg US

64. Пистолькорс A.A. Применение связанных линий к получению линейной избирательности. Электросвязь, 1938, т. 9, № 6, с. 10 16.

65. Kammler D.W. The design of tapered symmetrical microwave ТЕМ directional couplers. IEEE Trans, on MTT-17, 1969, №8, p. 577 - 589.

66. Levy R. General synthesis of asymmetric multi-element directional couplers. -IEEE Trans, on MTT, 1963, v. 11, p. 226 237.

67. Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р., Смирнов В.П. Справочник по элементам волноводной техники. Изд-во "Советское радио", 1967

68. Shimizu J.K.G., Jones Е.М.Т. Coupled transmission line directional couplers. IRE Trans., 1958, MTT 6, p. 403 - 409.

69. Cristal E. G., Jong L., Theory and tables of optimum symmetrical ТЕМ mode directional couplers. IEEE Trans, on MTT, 1965, v.13, p. 554-558.

70. Справочник по элементам полосковой техники / Мазепова О.И., Мещанов В.П., Прохорова Н.И. и др.; Под ред. A.JI. Фельдштейна. М.: Связь, 1979.

71. Матей Д.Л., Янг Д., Джонс Е.М.Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. Том 1., Том 2. М.: "Связь", 1972, 495 с.

72. A.C. 321888 (СССР) Многоэлементный направленный ответвитель / Мещанов В.П., Кибирский Ю.В.

73. Мещанов В.П., Фельдштейн A.JI. Структурный синтез ступенчатых направленных ответвителей. Радиотехника и электроника. 1973, т. 18, № 10, с. 2039-2043.

74. Мещанов В.П., Чумаевская Г.Г. Синтез ступенчатых ответвителей II класса. Радиотехника и электроника. 1977, т. 22, № 1, с. 45 - 52.

75. Кац Б.М., Мещанов В.П. Максимально плоская аппроксимация в задачах синтеза устройств СВЧ. Радиотехника и электроника. 1978, т.23, № 4, с. 690 - 698.

76. Бунимович Б.Ф., Мещанов В.П., Фельдштейн A.JI. Таблицы для расчета ступенчатых направленных ответвителей II класса. Радиотехника и электроника. 1974, т. 19, № 8, с. 1602 - 1608.

77. Фельдштейн А.Л., Мещанов В.П., Кибирский Ю.В. Машинный синтез симметричных ступенчатых ответвителей II класса. В кн.: Антенны. М., 1975, вып. 21, с. 119-130.

78. Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ. М.: Сов. Радио, 1972.

79. Фельдштейн А.Л. Синтез ступенчатых направленных ответвителей. Радиотехника и электроника. 1961, т. 6, № 2, с. 234 - 240.

80. Фельдштейн A.JI. Неоднородные линии. «Радиотехника», 1951, т. 6, № 6.

81. Bolinder F. Fourier transforms in the theory of inhomogenius transmission lines. «Proc. IRE», 1950, v. 38, №11.

82. Klopfenstein. A transmission line tape of improved design, «Proc. IRE», 1956, v. 44, №1.

83. Фельдштейн А.Л. К расчёту оптимального плавного перехода. «Радиотехника», 1959, т. 14, № 3.

84. Collin R. The optimum tapered transmission line matching sections, «Proc. IRE», 1956, v. 44, №4.

85. Фельдштейн А.Л. Связанные неоднородные линии и их применение на СВЧ. Вопросы радиоэлектроники, серия ОТ. 1960, вып. 11, с. 116 - 121.

86. Фельдштейн А.Л. Связанные неоднородные линии. Радиотехника. 1961, т. 16, № 5, с. 7-14.

87. Jamamoto S., Azakami Т., Jtakura К. Coupled nonuniform transmission-line and its applications. IEEE Trans., 1967, v. MTT-15, № 4, p. 220 - 231.

88. Sharpe C. An equiwalense principle for nonuniform transmission-line directional couplers. IEEE Trans., 1967, v. MTT-15, № 7, p. 398 - 405.

89. Tresselt C.P. The Design and construction of Broadband, High Directivity, 90-Degree Couplers Using Nonuniform Line Techniques. IEEE Trans, on MTT, 1966, v. 14, № 12, p. 647-656.

90. Бачинина Е.Л., Мещанов В.П. Оптимальное проектирование симметричных направленных ответвителей. Радиотехника и электроника. 1973, т. 18, № 10, с. 2039-2043.

91. Мещанов В.П. Неоднородные передающие линии с уравновешенной связью. Радиотехника и электроника. 1976, т. 21, № 9, с. 1985 - 1987.

92. Стародубский Р.К, Топольская Н.К. Исследование направленных свойств неоднородно связанных линий передач. Вопросы радиоэлектроники, серия РИТ. 1974, вып. 1, с. 33-39

93. Patent US 7,535,316 В2; May. 19, 2009. Self supported strip line coupler / Hassan Tanbakuchi, Santa Rosa, CA (US), Michael B.Whitener, Santa Rosa,

94. CA (US), Matthew R.Richter, Santa Rosa, CA (US), Glen S.Takahashi, Santa Rosa, CA (US) / Agilent Technologies, Inc., Santa Rosa, CA (US).

95. Patent US 4,139,827; Feb. 13, 1979. High directivity ТЕМ mode strip line coupler and method of making same / Thomas J. Russell.

96. Patent US 7,002,433 B2; Feb. 21, 2006. Microwave coupler / Marek E. Antkowiak, Andrzej Sawicki.

97. Patent US 3,390,356; Jun. 25, 1968. ТЕМ Mode Coupler Having An Exponentially Varying Coeddicient Of Coupling / Auber G. Ryals, Palo Alto, Richard W. Anderson.

98. Patent US 3,528,038; Sept. 8,1970. Tapered Line Directional Coupler / Carl P. Tresselt, Detroit, Mich.

99. Патент RU 2,364, 997 CI; 20.08.2009. Направленный ответвитель / Балина И.А., Ломовская Т.А., Мосейчук Г.Ф., Синани А.И., Агеев П.А.

100. Patent US 2,461,286; Feb. 8, 1949. Radio frequency bridge. H.W. Kline

101. Измерения и испытания при конструировании и регулировке радиолюбительских антенн / Бекетов В.И., Харченко К.П. М.:изд. «Связь», 1971.- 303 с.

102. Электрические измерения под ред. А.В.Фремке и Е.М.Душина.- 5-е изд.,перераб. и доп.-Л.:Энегрия. Ленингрд. отде-ние, 1980.-392 е., ил.

103. Измерение параметров антенно-фидерных устройств / Фрадин А.З., Рыжков Е.В. М.: Связьиздат, 1962, - 316 с.

104. Patent US 2007/0252660 Al; Nov.l 2007. Single-substrate planar directional bridge / Uriel C. Fojas, Santa Rosa, CA, Curtis R. Kimble, Cotati, Ca.

105. Patent US 7,095,294 B2; Aug. 22, 2006. Directional bridge coupler / Uriel C.Fojas, Santa Rosa, CA (US), assignor to Agilent Technologies, Inc., Palo Alto,CA (US).

106. Patent US 2007/0252660 Al; Nov. 1, 2007. Single-substrate planar directional bridge / Uriel C. Fojas, Santa Rosa, CA (US); Curtis R. Kimble, Cotati, CA (US).

107. Patent US 5,150,063; Sep. 22, 1992. Bridge for measuring the reflection coefficient / Wolfgang Burkhard, Baierbrunn., Klaus Danzeisen, Gräfelfing, both of Fed. Rep. of Germany., assignor to Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG, Fed. Rep. of Germany.

108. Гошин Г. Г., Абраменко А. Ю., Фатеев А. В. Моделирование широкополосных коаксиально-волноводных переходов СВЧ-диапазона. // Известия ВУЗов Физика, 2008, № 9/2, Т.51, с. 168-169.

109. Михеев Ф.А., Морозов О.Ю., Фатеев A.B. Исследование влияния производственных допусков на параметры отрезка коаксиального тракта // Всероссийская научно-техническая конференция "Научная сессия ТУ-СУР-2009" / Томск:В-Спектр,2009. Ч. 4, с. 34-37.

110. Михеев Ф.А., Фатеев A.B. Моделирование диэлектрической шайбы для воздушного коаксиального тракта. // Всероссийская научно-техническая конференция "Научная сессия ТУСУР-2010" / Томск:В-Спектр,2010. -Ч. 4, с. 46-49.

111. Гошин Г.Г., Фатеев A.B. О применении метода электродинамического подобия при моделировании широкополосных устройств СВЧ. Известия ВУЗов Физика, 2010, № 9/2, Т.53, с.180-181.

112. Гошин Г. Г., Фатеев A.B. Установка для измерения электрических параметров материалов на СВЧ. // Известия ВУЗов Физика, 2008, № 9/2, Т.51, с. 166-167.

113. Расчёт элементов коаксиально-волноводного тракта (промежуточный). Отчёт о НИР по договору № 74/10. Гос. per. № 01201162934. Научный руководитель д.ф.-м.н., профессор, Г. Г. Гошин. Томск: ТУСУР, 2011. -98 с.

114. Гупта К., Гардж Р., Чадха Р. Машинное проектирование СВЧ устройств. М.: Радио и связь, 1987. 432с.

115. Green Н.Е. The numerical solution of some important transmission-line problems. IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., 1965, vol. MTT 13, Sept., p. 676 - 692.

116. Рамо С., Уиннери Дж. Поля и волны в современной радиотехнике. М.: ГИЗ, 1948. 632 с.

117. Аксессуары СВЧ тракта. Каталог 2009 года. Томск: Научно-производственная фирма «Микран». 31 с.

118. Аксессуары СВЧ тракта. Каталог 2010 года. Томск: Научно-производственная фирма «Микран». 47 с.

119. Аксессуары СВЧ тракта. Каталог 2011 года. Томск: Научно-производственная фирма «Микран». 31 с.

120. Абраменко А.Ю., Фатеев A.B. Аттенюатор СВЧ диапазона в коаксиальном тракте 3,5x1,52 мм. // Всероссийская научно-техническая конференция "Научная сессия ТУСУР-2009" / Томск: В-Спектр, 2009. Ч. 4, с. 7-9.

121. Михеев Ф.А., Щуров В.В., Фатеев A.B. Моделирование согласованных нагрузок для коаксиальных трактов // Всероссийская научно-техническая конференция "Научная сессия ТУСУР-2010" / Томск: В-Спектр, 2010. Ч. 4, с. 73-75.

122. Гошин Г. Г., Фатеев A.B. О применении метода электродинамического подобия при моделировании широкополосных устройств СВЧ. // Известия ВУЗов Физика, 2010, № 9/2, Т.53, с.180-181.

123. Семибратов В.П., Фатеев A.B. Аттенюатор фиксированный для коаксиального тракта сечением 7/3,04 мм // Всероссийская научно-техническая конференция "Научная сессия ТУСУР-2011" / Томск: В-Спектр, 2011. Ч. 2, с. 288-291.

124. Семибратов В. П., Фатеев A.B., Гошин Г. Г. Разработка фиксированного аттенюатора для коаксиального тракта // Современные проблемы радиоэлектроники / Сборник научных трудов Красноярск: ИПК СФУ, 2011, с. 297-300.

125. Андронов Е. В., Гошин Г. Г., Семибратов В. П., Фатеев A.B., Щуров В. В. Коаксиальные калибровочные меры // Материалы 21-ой международной Крымской конференции "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии" / Севастополь: Вебер, 2011. с. 877-878.

126. Сычёв А.Н. Комбинированный метод частичных ёмкостей и конформных отображений для анализа многомодовых полосковых структур: мо-ногр. Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2007. - 138 с.

127. Михеев Ф.А., Фатеев A.B. Сверширокополосный направленный мост диапазона ОВЧ // Всероссийская научно-техническая конференция "Научная сессия ТУСУР-2011" / Томск: В-Спектр, 2011. -Ч. 1, с. 192-194.

128. Фатеев A.B., Щуров В.В. Сверхширокополосный делитель мощности для коаксиального тракта сечением 3,5/1,52 мм // Всероссийская научно-техническая конференция "Научная сессия ТУСУР-2011" / Томск: В-Спектр, 2011. Ч. 2, с. 283-285.

129. Щуров В.В., Фатеев A.B., Гошин Г.Г. Проектирование делителя мощности диапазона 0.32 ГГц // Современные проблемы радиоэлектроники / Сборник научных трудов Красноярск: ИПК СФУ, 2011, с. 294-297.

130. Пат. 2 412 507 Российская Федерация, МПК Н01Р5/18. Делитель мощности / О.Ю. Морозов, A.B. Фатеев, Г.Г. Гошин, A.B. Семенов. № 2010103213/07, заявл. 01.02.2010; опубл. 20.02.2011; Бюл. - № 5. - 15 с.

131. Пат. Российская Федерация, МПК Н01Р5/18. Полосковый противонаправленный ответвитель / О.Ю. Морозов, A.B. Фатеев, Г.Г. Гошин, A.B. Семенов. № 2010125799, заявл. 31.08.2010; решение о выдаче патента 04.07.2011,- 18 с.

132. Основы векторного анализа цепей / Михаэль Хибель.- пер. с англ. С.М. Смольского; под ред. У. Филипп. М.: Издательский дом МЭИ, 2009. -500 с.

133. Андронов Е.В., Глазов Г.Н. Теоретический аппарат измерений на СВЧ: Т.1. Методы измерений на СВЧ Томск: ТМЛ-ПРЕСС, 2010. - 804 с.

134. Справочник по волновым сопротивлениям фидерных линий СВЧ // Ганстон М.А.Р. Пер. с англ. Под ред. А.З. Фрадна. М.: Связь, 1976. -152 с.

135. Мещанов В.П., Фельдштейн А.Л. Автоматизированное проектирование направленных ответвителей СВЧ. М.: Связь, 1980. - 144 с.

136. Панков C.B. Особенности проектирования широкополосных полоско-вых ответвителей. Радиоизмерительная техника 1985 №2, с. 89-97.

137. RF and Microwave Coupled-Line Circuits / Rajesh Mongia, Inder Bahl, Prakash Bhartia. London, Artech House microwave library, 521 p.

138. Радиоизмерительная аппаратура СВЧ и КВЧ. Узловая и элементная базы. Коллективная монография / Под ред. A.M. Кудрявцева. М.: Радиотехника, 2006. - 208с.