Сравнительный анализ эффективности высокоимпедансных кристаллоподобных неоднородностей

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Електродинаміка. ПристроїНВЧ діапазону. Антенна техніка
УДК 621. 372. 543
ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИСОКОІМПЕДАНСНИХ КРИСТАЛОПОДІБНИХ НЕОДНОРІДНОСТЕЙ1
Адаменко Ю. Ф., к. т. н., доцент
Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, Україна
COMPARATIVE ANALYSIS OF THE HIGHIMPEDANCE CRYSTALLIKE INGOMOGENITIES EFFECTIVENESS
Adamenko Yu. F., PhD, Associate Professor
National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute», Kyiv, Ukraine
Вступ
Значний інтерес до властивостей штучних періодичних структур, подібним природним кристалам, зумовлює інтенсивні дослідження у цьому напрямі у великій кількості університетів і лабораторій США, Іспанії, Франції, Німеччині, Росії, Кореї, Китаї тощо. В кристалоподібних структурах в результаті інтерференції відбитих хвиль формуються частотні смуги, в межах яких хвилі повністю або проходять, або не проходять (відповідно дозволені і заборонені зони). Така частотна фільтрація дозволяє керувати проходженням хвиль в максимальному діапазоні їх рівня, що забезпечує значні можливості в обробці сигналів.
Кристалоподібні структури радіодіапазону, утворені хвильовими неод-но-рідностями, що періодично розміщені вздовж напрямку поширення електро-магнітних хвиль, отримали назву електромагнітних кристалів (ЕК) [1]. Значного розвитку набули мікросмужкові ЕК на основі неодноріднос-тей, створених в мікросмужковій лінії (МСЛ).
В [2] для оцінки ефективності ЕК-неоднорідності запропоновано використовувати її еквівалентний хвильовий імпеданс. Еквівалентний хвильовий ім-педанс характеризує реакцію неоднорідності на хвильове збурювання. Ефективність неоднорідності визначає співвідношення р = Z/Z0, де Z — еквівален-тний хвильовий імпеданс неоднорідності- Z0 — хвильовий імпеданс однорідної області (зазвичай 50 Ом). При збільшенні або зменшенні р підвищується вибірність структур.
В [3−6] запропоновано ряд конструктивних рішень високоімпедансних тривимірних ЕК-неоднорідностей, що забезпечують значне збільшення верхньої межі діапазону хвильових імпедансів МСЛ.
Мета статті полягає у порівняльному аналізі ефективності високоімпе-
1 http: //radap. kpi. ua/radiotechnique/article/view/l 167
76
Вісник Національного технічного університету України «КПІ» Серія — Радіотехніка. Радіоапаратобудування. — 2015. — № 63
Електродинаміка. ПристроїНВЧ діапазону. Антенна техніка
дансних три- та двовимірних ЕК-неоднорідностей та традиційних МСЛ-неодно-рідностей, а також у взаємному порівняльному аналізі ефективності тривимірних високоімпедансних ЕК-неоднорідностей різних конструктивних рішень.
Традиційні мікросмужкові та електромагнітнокристалічні
неоднорідності
Рис. 1 ілюструє конструкції традиційних МСЛ- та ЕК-неоднорідностей. Традиційні МСЛ-неоднорідності у вигляді широких або вузьких відрізків смужкового провідника (рис. 1, а) вважають найпростішим аналогом ЕК-не-однорідностей [7]. Внаслідок обмеження допустимою шириною смужкового провідника діапазон значень Z для традиційних МСЛ-неоднорідностей становить приблизно 20.. 120 Ом, що відповідає р — 0,4 … 2,4.
1 2
3
4
4
в г
Рис. 1. Традиційні МСЛ- (а) та ЕК-неоднорідності (б-г): широкі або вузькі відрізки смужкового провідника (а), наскрізні отвори (б), отвори різної форми в металізованій поверхні (в, г) — 1 — смужковий провідник- 2 — діелектрична основа,
3 — наскрізний отвір, 4 — отвір в металізованій поверхні.
Неоднорідності у вигляді наскрізних отворів поряд зі смужковим провідником (рис. 1, б) [8] мають невисокий вплив, оскільки поле сконцентроване під смужковим провідником. Ефективність таких ЕК-неоднорідностей визначається значеннями р — 1,1 … 1,4 в залежності від віддаленості отворів від смужкового провідника.
Більш ефективні двовимірні ЕК-неоднорідності у формі розміщених під смужковим провідником отворів різної форми в металізованій поверхні (рис. 1, в, г) [9, 10]. Контури струму на межах отвору підвищують індуктивність, що в свою чергу підвищує хвильовий імпеданс, який для лінії з розподіленими параметрами визначається формулою Z = / C, де L і C —
Вісник Національного технічного університету України «КПІ» Серія — Радіотехніка. Радіоапаратобудування. — 2015. — № 63
77
Електродинаміка. ПристроїНВЧ діапазону. Антенна техніка
погонні індуктивність та ємність. Неоднорідність на рис. 1, г складається з двох прямокутних секцій, з'єднаних між собою. Таким чином сформовано квазізосереджену ємність, що приводить до утворення паралельного коливального контуру. Характеристика проходження ЕК-неоднорідності має смугу подавлення — широку і вузьку режекторного типу відповідно для неоднорідності на рис. 1, в і 1, г. Значення Z досягає приблизно 210 Ом [10], що відповідає р ~ 4.
Суттєве підвищення значення р забезпечують тривимірні високоімпе-дансні ЕК-неоднорідності.
Порівняльний аналіз ефективності традиційних та тривимірної ЕК-неоднорідностей
На рис. 2, а показано конструкцію високоімпедансної тривимірної ЕК-не-однорідності. Неоднорідність є комбінованою, утвореною трьома неод-норід-ностями: в металізованій поверхні (1), в діелектричній основі (2) та на сигнальній поверхні (3). Сигнальний провідник (4) утворено гальванічно з'-єднаними смужковим (5) та дротовим провідниками (6).
Для аналізу ефективності неоднорідності скористаємося її представленням еквівалентним відрізком лінії передачі (рис. 2, б). Хвильовий імпеданс та відносна діелектрична проникність відрізка дорівнюють відповідно еквівалентному хвильового імпедансу Z та еквівалентній ефективній діелектричній проникності єеф неоднорідності. Довжини відрізків лінії передачі дорівнюють характерному розміру неоднорідності D (діаметр, довжина) та довжинам відрізків, а однорідної 50-ом-ної МСЛ. Значення єеф0 відповідає МСЛ з
Значення Z та єеф визначаються відповідно мінімумом коефіцієнта проходження Тмін та частотою цього мінімуму. /мін, отриманими тривимірним електромагнітним моделюванням (нами використовується програмний пакет CSTMicrowave Studio).
Зв’язок між зазначеними параметрами визначають формули [11]
Zo
^ефо
a
Z
?еф
D
Zo
?ефо
a
Рис. 2 Тривимірна високоімпедансна ЕК-неоднорідність (а) та її
Z
хвильовим імпедансом 0.
а
б
^ г0(і+7і-г"2,")
T •
мін
^еф
f
С
J
де С — швидкість світла у вакуумі, знаки «-» і «+» з «+ «відповідають
78
Вісник Національного технічного університету України «КПІ» Серія — Радіотехніка. Радіоапаратобудування. — 2015. — № 63
Електродинаміка. ПристроїНВЧ діапазону. Антенна техніка
низько- та високоімпедансним неоднорідностям (відповідно Z & lt- 50 Ом та Z & gt- 50 Ом).
У табл. 1 для наведено параметри МСЛ-неоднорідності (Н1), двовимірних ЕК-неоднорідностей (Н2 і Н3) та тривимірної ЕК-неоднорідності (Н4). Значення Z та єеф неоднорідності Н1 розраховано згідно [12], формули (4. 2) і (4. 3). Параметри неоднорідностей: D = 8 мм, Н1 і Н3 — смужковий провідник завширшки 0,1 мм, Н4 — дротовий провідник діаметром 0,1 мм, ширина смужкового провідника з номінальним імпедансом Z0 = 50 Ом — 2,66 мм, a = 5 мм, матеріал основи — ФЛАН-7,2 (товщина діелектрика 2,1 мм, відносна діелектрична проникність діелектрика 7, тангенс кута діелектричних втрат 0,0025 на частоті 10 ГГц, товщина металізації 50 мкм) — w — ширина смужкового провідника МСЛ, що відповідає значенню Z.
Таблиця 1 Параметри ЕК-неоднорідностей
Вид неоднорідності f j мін, гг ц T мін, дБ Z, Ом Р? еф w w, мм
Н1 4,51 -3,61 132,7 2,65 4,32 0,1
Н2 ^ ~ () 5,49 -1,24 86,5 1,73 2,91 0,78
Н3 ^ ~ 6,30 -7,42 224 4,47 2,21 8 • 10'-3
Н4 7,89 -10,31 320 6,40 1,41 0,3•10'-
Значення w для неоднорідностей Н3 і Н4 ілюструють неможливість реалізації МСЛ-неоднорідністю відповідних значень Z.
Ефективність тривимірної ЕК-неоднорідності Н4 більша в 2,4 і 1,4 рази у порівнянні з МСЛ-неоднорідністю Н1 і з двовимірною ЕК-неоднорідністю Н3 відповідно. У складі ЕК ефективність неоднорідності збільшується внаслідок бреггівського відбиття хвиль. Так, виходячи з експериментального значення У'|ін ЕК на основі п’яти неоднорідностей Н4, значення р = 10,9 [3].
Підвищення значення /мін у неоднорідності Н4 має і позитивний, і негативний наслідки. З підвищенням /мін підвищується гранична частота реалізації неоднорідністю квазізосередженої індуктивності [11]. З іншого бо-
Вісник Національного технічного університету України «КПІ» Серія — Радіотехніка. Радіоапаратобудування. — 2015. — № 63
79
Електродинаміка. ПристроїНВЧ діапазону. Антенна техніка
ку, внаслідок підвищення /мін зменшується значення єеф, що призводить до збільшення розмірів ЕК, розрахованого на задану частоту.
Тривимірні ЕК-неоднорідності з непрямолінійним сигнальним провідником
Розглянемо конструктивні рішення високоімпедансних тривимірних ЕК-неоднорідностей з підвищенним значенням єеф. Значенню /мін відповідає співвідношення D = Хмін/4, де X — довжина хвилі, індекс «мін» відповідає частоті /мін. На частоті /мін фазова довжина неоднорідності /ф = kMillD= п/2 радіан, де ks — хвильове число. Для зменшення значення
/мін необхідно збільшити /ф при заданому D. З цією метою напрямок поши-
рення хвилі і, відповідно, сигнальний провідник мають бути непрямоліній-ними.
На рис. 3 представлено конструктивні рішення тривимірних ЕК-не-одно-рідностей з непрямолінійним сигнальним провідником. Хвилеподібний сигнальний провідник (рис. 3, а) утворено суміщенням двох напівкіл радіусом D/4. П-подібний (рис. 3, б) та зиґзаґоподібні (рис. 3, в, г) провідники виконано у вигляді ламаної, утвореної послідовним з'єднанням відрізків прямолінійного провідника з суміщенням кутів з межами отвору [5]. Парні за номерами відрізки зиґзаґоподібних провідників перпендикулярні прямолінійному напрямку поширення хвилі і ділять коло у відношеннях 1:1 та 1:3. Об'ємний провідник на рис. 3, д має форму напівкола і розміщений в площині, перпендикулярній діелектричній основі [6].
а б
в
г
Рис. 3. Тривимірні ЕК-неоднорідності з непрямолінійним сигнальним провідником: а — хвилеподібним- б — п-подібним- в, г — зиґзаґоподібним- д — об'ємним.
80
Вісник Національного технічного університету України «КПІ» Серія — Радіотехніка. Радіоапаратобудування. — 2015. — № 63
Електродинаміка. ПристроїНВЧ діапазону. Антенна техніка
У табл. 2 приведено параметри ЕК-неоднорідностей з непрямолінійним сигнальним провідником і для порівняння параметри неоднорідності Н4 (деякі відмінності від [5] і [6] обумовлені уточненням моделювання). Бук-венні позначення неоднородностей відповідають рис. 3. Параметр ^ = с/v =, де v — еквівалентна фазова швидкість хвилі в прямоліній-
ному напрямку її поширення, характеризує уповільнення хвилі, а параметри р=р/рН2 і і характеризують тривимірну ЕК-неоднорідність по відношенню до типової двовимірної Н2.
Таблиця 2 Параметри ЕК-неоднорідностей
Неоднорід- ність fмін, ГГ ц Тмін, дБ Р р єеф s s
Н4 7,89 -10,31 6,40 3,70 1,41 1,19 0,70
а 6,54 -10,95 6,91 4,00 2,05 1,43 0,84
в 4,32 -9,52 5,81 3,36 4,70 2,17 1,27
г 3,07 -9,47 5,11 2,95 9,31 3,05 1,79
д 6,15 -12,31 8,13 4,70 2,32 1,52 0,89
Як бачимо, у порівнянні з неоднорідністями Н4 і Н2 тривимірні ЕК-неод-норідності з непрямолінійним провідником дозволяють суттєво зменшити значення /мін, що відповідає збільшенню єеф. Значення /мін для
неоднорідностей а, в і г у порівнянні з неоднорідністю Н4 менше на 17%, 45% і 61% відповідно. На стільки-ж зменшаться і розміри ЕК, розрахова-
ного на задану частоту.
U
А І
5
4
З
2
1
Н4 а в
Неоднорідність
Рис. 4. Відносне збільшення геометричної і фазової довжин
неодноріднотей. Іг = Іг / /гН4, Іф = Іф /1,
фН4
Уповільнення хвилі неоднорідністю г більше в 1,5, 2,1 і 2,6 рази у порівнянні з МСЛ-неоднорідністю Н1, типовою двовимірною ЕК-неоднорідністю Н3 і тривимірною ЕК-неоднорідністю з прямолінійним провідником Н4 відповідно.
Зменшення ефективності неодно-рідностей в і г пояснюється зростанням погонної ємності, оскільки силові лінії електричного поля в більшій мірі проходять крізь матеріал основи.
Для збільшення ефективності необхідно збільшити відстань між провідником і металізованою поверхнею, оскільки при цьому збільшу-
ється значен-ня L і зменшується значення С. Таке рішення досягається в неоднорідності на рис. 3, д, яка має максимальне значення Z * 400 Ом.
Вісник Національного технічного університету України «КПІ» Серія — Радіотехніка. Радіоапаратобудування. — 2015. — № 63
81
Електродинаміка. ПристроїНВЧ діапазону. Антенна техніка
Ефективність цієї неоднорідності більша в 3,1, 1,8 і 1,3 рази у порівнянні з неоднорідністями Н1, Н3 і Н4 відповідно.
Рис. 4 ілюструє відносне збільшення геометричної Іг і фазової довжин неоднорідностей. Як бачимо, фазова довжина зростає повільніше, ніж геометрична, що обумовлено взаємодією ділянок непрямолінійного провідника.
Висновки
Ефективність високоімпедансних тривимірних ЕК-неоднорідностей більша приблизно в 2,4… 3,1 і в 1,4… 1,8 рази у порівнянні з МСЛ-
неоднорідні-стю і типовою двовимірною ЕК-неоднорідністю відповідно.
Уповільнення хвилі високоімпедансною тривимірною ЕК-
неоднорідністю з зиґзаґоподібним сигнальним провідником більше в 1,5, 2,1 і 2,6 рази у порівнянні з МСЛ-неоднорідністю, типовою двовимірною ЕК-неоднорідністю і тривимірною ЕК-неоднорідністю з прямолінійним провідником відповідно.
Розглянуті варіанти високоімпедансних тривимірних ЕК-
неоднорідністей, що різняться конструктивними і електричними параметрами, дозволяють реалізувати високоефективні ЕК в різних конструктивних рішеннях мікросмужкових пристроїв.
Перелік посилань
1. Maagt P. Review of electromagnetic bandgap technology and applications [Електронний ресурс] / P. de Maagt, R. Gonzalo, J. Vardaxoglou // Radio Science Bulletin, 309, pp. 11−24. — Режим доступу: http: //antenas. unavarra. es/Publicaciones/Images/Pub79. pdf
2. Адаменко Ю. Ф. Пристрої фільтрації на основі аподизованих електромагнітних кристалів: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: 05. 02. 13 / Нац. техн. ун-т. України & quot-Київ. політехн. ін-т. "- - Київ, 2014. — 24с.
3. Назарько А. И. Повышение зонной избирательности микрополосковых аналогов фотонных кристаллов / А. И. Назарько, Ю. Ф. Тимофеева, Е. А. Нелин, В. И. Попсуй // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2009. — № 6. — С. 38−41.
4. Патент України на корисну модель UA53885U, МПК H01P3/08 Фотоннокри-сталічний пристрій / Ю. Ф. Тимофєєва, А. І. Назарько, Є. А Нелін, В. І. Попсуй. -U201003531- заявл. 26. 03. 2010- опубл. 25. 10. 2010- Бюл. № 20.
5. Патент України на корисну модель UA64315U, МПК H01P3/00 Електромагнітно-кристалічний відбивач / А. І. Назарько, Є. А. Нелін, Ю. Ф. Тимофєєва. — U201102535- заявл. 03. 03. 2011- опубл. 10. 11. 2011- Бюл. № 21.
6. Патент України на корисну модель UA78246U, МПК H01P3/00 Електромагнітно-кристалічний відбивач / А. І. Назарько, Є. А. Нелін, В. І. Попсуй, Ю. Ф. Тимофєєва. -U201211068- заявл. 24. 09. 2012- опубл. 11. 03. 2013- Бюл. № 5.
7. Беляев Б. А. Исследование микрополосковых аналогов полосно-пропускающих фильтров на одномерных фотонных кристаллах / Б. А. Беляев, А. С. Волошин, В. Ф. Шабанов // Радиотехника и электроника. — 2006. — Т. 51, № 6. — C. 694−701.
8. Rumsey I. Photonic bandgap structures used as filters in microstrip circuits / I. Rumsey, M. Piket-May, P. K. Kelly // IEEE MWCL. — 1998. — Vol. 8, No 10. — pp. 336−338.
9. Erro M. J. Phase-reconstruction in photonic crystals from S-parameter magnitude in
82
Вісник Національного технічного університету України «КПІ» Серія — Радіотехніка. Радіоапаратобудування. — 2015. — № 63
Електродинаміка. ПристроїНВЧ діапазону. Антенна техніка
microstrip technology / M. J. Erro, I. Arnedo, M. A. G. Laso, T. Lopetegi, M. A. Muriel // Opt Quant Electron. — 2007. — No 39. — pp. 321−331. DOI 10. 1007/s11082−007−9079−3.
10. Weng L. H. An overview on defected ground structure / L. H. Weng, Y. C. Guo, X. W. Shi, X. Q. Chen // PIER B. — 2008. — Vol. 7. — P. 173−189. DOI: 10. 2528/PIERB08031401.
11. Биденко П. С. Квазисосредоточенные реактивные элементы на основе кристаллоподобных неоднородностей / П. С. Биденко, Е. А. Нелин, А. И. Назарько, Ю. Ф. Адаменко // Известия вузов. Радиоэлектроника. — 2015. — Т. 58, № 11. — С. 49−56.
12. Hong J. -S. Microstrip Filters for RF/Microwave Applications / J. -S. Hong, M. J. Lancaster. — John Wiley & amp- Sons Inc., 2001. — 457 c.
13. Park J. Design of a novel harmonic-suppressed microstrip low-pass filter / J. Park, JP. Kim, S. Nam // IEEE MWCL. — 2007. — Vol. 17, No 6. — pp. 424 426.
References
1. Maagt P. de, Gonzalo R. and Vardaxoglou J. (2004) Review of Electromagnetic Bandgap Technology and Applications. Radio Science Bulletin, 309, pp. 11−24.
2. Adamenko Yu. F. (2014) Prystroi filtratsii na osnovi apodyzovanykh elektromahnitnykh krystaliv [Filtration devices based on electromagnetic apodized crystal]. Kyiv, NTUU & quot-KPI"-, 24 p.
3. Nazarko A. I., Timofeeva J. F., Nelin E. A. and Popsuj V. I. (2009) Improvement of band selectivity of electromagnetic crystals. Tekhnologiya i Konstruirovanie v Elektronnoi Apparature, No 6, pp. 38−41.
4. Tymofieieva Yu. F., Nazarko A. I., Nelin Ye. A. and Popsui V. I. (2010) Fotonnokrystalichnyi prystrii [Photonic crystal device]. Patent UA 53 885 U.
5. Nazarko A. I., Nelin Ye. A. and Tymofieieva Yu. F. (2011)
Elektromahnitnokrystalichnyi vidbyvach [Electromagnetic crystal reflector]. Patent UA 64315U.
6. Nazarko A. I., Nelin Ye. A., Popsui V. I. and Tymofieieva Yu. F. (2011) Elektromahnitnokrystalichnyi vidbyvach [Electromagnetic crystal reflector]. Patent UA 78246U.
7. Belyaev B. A., Voloshin A. S. and Shabanov V. F. (2006) Analysis of Microstrip Analogues of Bandpass Filters on One-Dimensional Photonic Crystals. Journal of Communications Technology and Electronics, vol. 51, no. 6, pp. 653−659. DOI 10. 1134/s1064226906060052.
8. Rumsey I., Piket-May M. and Kelly P. K. (1998) Photonic bandgap structures used as filters in microstrip circuits. IEEE Microwave and Guided Wave Letters, Vol. 8, No 10, pp. 336−338. DOI 10. 1109/75. 735 413.
9. Erro M. J., Arnedo I., Laso M. A. G., Lopetegi T. and Muriel M. A. (2007) Phase-reconstruction in photonic crystals from S-parameter magnitude in microstrip technology. Opt Quant Electron, Vol 39, Iss. 4, pp. 321−331. DOI 10. 1007/s11082−007−9079−3
10. Weng L. H., Guo Y. C., Shi X. W. and Chen X. Q. (2008) An overview on defected ground structure. PIER B, Vol. 7, pp. 173−189. DOI: 10. 2528/PIERB08031401.
11. Bidenko P. S., Nelin E. A., Nazarko A. I. and Adamenko Y. F. (2015) Quasi-lumped reactive elements based on crystal-like discontinuities. Radioelectronics and Communications System, Vol. 58, No 11, pp. 515−521. DOI: 10. 3103/S0735272715110059
12. Hong J. -S. and Lancaster M. J. (2001) Microstrip filters for RF/microwave applications, John Wiley & amp- Sons, 457 p.
13. Park J., Kim J. -P. and Nam S. (2007) Design of a novel harmonic-suppressed microstrip low-pass filter. IEEE Microwave and Wireless Components Letters, Vol. 17, Iss. 6, pp. 424−426. DOI: 10. 1109/LMWC. 2007. 897 789
Вісник Національного технічного університету України «КПІ»
Серія — Радіотехніка. Радіоапаратобудування. — 2015. — № 63 83
Електродинаміка. ПристроїНВЧ діапазону. Антенна техніка
Адаменко Ю. Ф. Порівняльний аналіз ефективності високоімпедансних кристалоподібних неоднорідностей. Виконано порівняльний аналіз ефективності висо-ко-імпедансних три- та двовимірних електромагнітнокристалічних (ЕК)-неоднорідно-стей та традиційних неоднорідностей мікросмужкових ліній (МСЛ), а також взаємний порівняльний аналіз ефективності тривимірних високоімпедансних ЕК-неоднорід-ностей різних конструктивних рішень. Показано, що ефективність високоімпедансних тривимірних ЕК-неоднорідностей більша приблизно в 2,4… 3,1 і в 1,4… 1,8 рази у порівнянні з МСЛ-неоднорідністю і типовою двовимірною ЕК-неоднорідністю відповідно. Уповільнення хвилі високоімпедансною тривимірною ЕК-неоднорідністю з зиґзаґоподібним сигнальним провідником більше в 1,5, 2,1 і 2,6рази у порівнянні з МСЛ-неоднорід-ністю, типовою двовимірною ЕК-неоднорідністю і тривимірною ЕК-неоднорідністю з прямолінійним провідником відповідно.
Ключові слова: електромагнітний кристал, ЕК, частотно-вибірні пристрої, хвильовий імпеданс, високоімпедансна ЕК-неоднорідність, мінімум коефіцієнта проходження.
Адаменко Ю. Ф. Сравнительный анализ эффективности высокоимпедансных кристаллоподобных неоднородностей. Выполнен сравнительный анализ эффективности высокоимпедансных трех- и двумерных электромагнитнокристаллических (ЭК)-неоднородностей и традиционных неоднородностей микрополосковых линий (МПЛ), а также взаимный сравнительный анализ эффективности трехмерных висо-коимпедансных ЭК-неоднородностей различных конструктивных решений. Показано, что эффективность високоимпедансных трехмерных ЭК-неоднородностей больше примерно в 2,4… 3,1 и в 1,4… 1,8 раза по сравнению с МПЛ-неоднородностью и типичной двухмерной ЭК-неоднородностью соответственно. Замедление волны високоим-педансной трехмерной ЭК-неоднородностью с зигзагообразным сигнальным проводником больше в 1,5, 2,1 и 2,6 раза по сравнению с МПЛ-неоднородностью, типичной двухмерной ЭК-неоднородностью и трехмерной ЭК-неоднородностью с прямолинейным проводником соответственно.
Ключевые слова: электромагнитный кристалл, ЭК, частотно-избирательные устройства, волновой импеданс, высокоимпедансная ЕК-неоднородность, минимум коэффициента прохождения.
Adamenko Yu. Comparative Аnalysis of the Highimpedance Crystallike Ingomogeni-ties Effectiveness.
Introduction. The actuality of the highefficient crystallike ingomogenities development is shown.
Traditional microstrip (MS) and electromagnetic (EC) ingomogenities. Comparative effectiveness analysis of the traditional highimpedance microstrip and EC-inhomogeneities is conducted, the attention to the effectiveness limitations is noted.
Comparative analysis of the traditional and three-dimensional EC-inhomogeneities effectiveness. It is shown that the three-dimensional inhomogeneities is more efficient wavere-flector than traditional inhomogeneities.
Three-dimensional EC-inhomogeneities with unrectilinear signal conductor. Mutual comparative effectiveness analysis of three-dimensional EC-inhomogeneities with different design implementation of the signal conductor is done. It is shown that three-dimensional EC-inhomogeneities effectiveness is large at about 2,4… 3,1 and 1,4… 1,8 times in comparison with MS- and typical two-dimensional EC-inhomogeneities, respectively. The wave de-
84
Вісник Національного технічного університету України «КПІ» Серія — Радіотехніка. Радіоапаратобудування. — 2015. — № 63
Електродинаміка. ПристроїНВЧ діапазону. Антенна техніка
celeration in three-dimensional EC-inhomogeneity with zigzag signal conductor is more than 1. 5, 2.1 and 2.6 times compared to MSL-inhomogeneity, typical two-dimensional EC-inhomogeneity and three-dimensional EC-inhomogeneity with a straight conductor, respectively.
Conclusions. The considered three-dimensional EC- inhomogeneities with differing constructive and electric parameters, allow realizing highly effective microstrip devices in various constructive solutions.
Keywords: electromagnetic crystal, EC, frequency selective devices, wave impedance, highimpedance EC- inhomogeneity, coefficient of transmission.
Вісник Національного технічного університету України «КПІ» Серія — Радіотехніка. Радіоапаратобудування. — 2015. — № 63
85

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой