"Теория физических полей"

1 Синтез микрополосковой линии передач (мпл)

При синтезе МПЛ по заданным значениям волнового сопротивления, толщины подложки и диэлектрической проницаемости материала подложки, требуется найти ширину подложки.

Толщина подложки h=1 мм, материал подложки Поликор, . Принимая волновое сопротивление основной линии Z=50 Ом, а катушки индуктивности Z=80 Ом, определим ширину проводников.

Наиболее удобными для расчетов являются следующие формулы

-для широкого проводника, у которого прогнозируемое отношение

(1.1)

где

-для узкого проводника, у которого

(1.2)

где

Рассчитаем ширину полоски для реализации линии с Z=50 Ом по формуле (1.1)

Аналогичным образом находим ширину линии с Z=80 Ом по формуле (1.2)

Рассчитаем эффективную диэлектрическую проницаемость последующей формуле

(мм).

Длина волны в микрополосковой линии находится из следующего выражения

где -длина волны в свободном пространстве.

(мм).

2 Расчет топологии свч переключателя

Коммутационные управляемые устройства СВЧ - это многополюсники с дискретно изменяемыми величинами внутренних связей между каналами. Коммутационные управляемые устройства СВЧ на полупроводниковых диодах начали применяться в 60-е годы ХХ века. Их развитие было обусловлено широким внедрением в СВЧ технику новых полупроводниковых приборов -p-i-n- диодов, обладающих уникальными во многих отношениях свойствами [8].

В настоящее время при малом и среднем уровнях мощности коммутационные полупроводниковые устройства СВЧ вытеснили практически все другие типы управляемых коммутационных устройств. Малые размеры полупроводниковых диодов и удобство их совмещения с микрополосковыми линиями создали чрезвычайно благоприятные условия для разработки полупроводниковых коммутационных устройств в гибридно-интегральном исполнении. Именно в таком виде будет реализована конструкция переключателя. Параметры практически используемых коммутационных полупроводниковых устройств имеют следующие значения: потери пропускания 0,2 - 2 дБ при потерях замирания 20 - 80 дБ соответственно; время переключения от единиц наносекунд в коммутаторах малого уровня мощности до единиц микросекунд в коммутаторах высокого уровня мощности).

В качестве схемы переключателя применим схему с последовательно включенным диодом. Поскольку она нашла широкое применение в микрополосковых переключателях малого уровня мощности. Данная схема обладает приемлемыми потерями пропускания, а использование в ней диодов с малой емкостью позволяет получить хорошее развязывающее действие.

В качестве управляемых элементов выбираем диоды, с наименьшей емкостью, а именно диоды 2А533А-3. К ним относятся кремниевые диоды, планарные, поверхностно - ориентированные, переключательные. Рабочим элементом диода является полупроводниковая структура типа p-i-n. Данные диоды предназначены для применения в переключающих устройствах, модуляторах и аттенюаторах СВЧ - диапазона в составе гибридных интегральных микросхем, выпускаются в бескорпусном исполнении, с гибкими балочными выводами.

Волновые сопротивления подводящей линии, низкоомного и высокоомного отрезков выбираем равными Z₀ =50Ом, Z _но = 20Ом, Z_во = 80Ом соответственно.

Расчет геометрических размеров полностью соответствует расчету в разделе 1, поэтому воспользуемся их результатами. Таким образом, геометрические размеры будут соответственно равны Z₀=50Ом, Z_во = =80Ом, Z_но = 20Ом, l₀ =5,43мм, l_во =5,54мм, l_но = 5,23мм, W₀ = 434мм, W_во =2,15мм, W_но =13,1мм.

Определим потери пропускания диода по формуле