Материалы подложек и проводников

Подложка как основной элемент МПЛ и несущая конструкция гибридных интегральных схем (ГИС) должна обладать малыми потерями, достаточно большой величиной ε и постоянством ее значения в широком диапазоне частот и температур; иметь хорошие сцепления с проводящим слоем (адгезию); быть химически стойкой, механически прочной, однородной по составу; допускать механическую обработку - резание, сверление, полировку до 12 - 14 класса шероховатости (среднее арифметическое отклонение составляет 0,04 - 0,01 мкм); обладать теплопроводностью, достаточной для устранения самоперегрева компонентов и элементов ГИС.

В ГИС чаще всего применяют: поликор ( ); в низкочастотной части сантиметрового диапазона - керамику 22ХС ( ); ситалл ( ); в высокочастотной части сантиметрового диапазона и на миллиметровых волнах - кварц, имеющий небольшое, но весьма стабильное значение . В устройствах с повышенным тепловыделением - подложки из брокерита (окись бериллия) ( ), отличающегося высокой теплопроводностью.

При тонкопленочной технологии вначале на подложку напыляют хром, ванадий или титан (толщиной 0,01 - 0,02 мкм). Пленки из этих материалов обладают хорошей адгезией, на которые затем наносят пленки меди, серебра или золота. При толстопленочной технологии смеси на основе золота или серебра вжигаются в керамику подложки.

Фильтры

Элементами микрополосковой СВЧ-техники являются частотно-селективные устройства, в том числе фильтры.

Фильтрами СВЧ называют пассивные четырехполюсники, осуществляющие передачу СВЧ колебаний в согласованную нагрузку в соответствии с заранее заданной частотной характеристикой. Основными конструктивными элементами фильтров СВЧ являются реактивные неоднородности, резонаторы, а также соединяющие их отрезки линии передач.

По взаимному расположению полос пропускания и задерживания различают фильтры низких частот (ФНЧ), фильтры высоких частот (ФВЧ), полосно-пропускающие фильтры (ППФ), режекторные фильтры (РФ).

Из существующего множества различных типов фильтров в технике часто используют полосно-пропускающие фильтры. Такие фильтры пропускают лишь частотные составляющие входного сигнала, которые попадают в полосу пропускания устройства и отражают, поглощают или подавляют те составляющие, которые лежат ниже или выше полосы пропускания [1].

Важным параметром фильтра является его затухание, вносимое в тракт. Полосу частот с малым допустимым затуханием называют полосой пропускания, а с большим - полосой задерживания.

Микрополосковые фильтры

Микрополосковые ППФ состоят из нескольких взаимодействующих микрополосковых резонаторов различных конфигураций. Одним из видов микрополосковых ППФ является фильтр на отрезках связанных МПЛ (рис.3). Такие фильтры применяются на частотах от 100 МГц до 40 ГГц. Расчет их характеристик проводится с помощью S-параметров.

Рис.3. Топология фильтра на связанных МПЛ

Основными характеристиками фильтра являются амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и число звеньев n. Кроме того, существуют следующие характеристики:

• ширина полосы пропускания (Bandwidth) для заданного уровня потерь. Например, полоса пропускания для ППФ по умолчанию устанавливается на уровне 3 дБ Относительная ширина полосы (Percent Bandwidth) для ППФ формируется в процентах от значения центральной частоты, т. е. (полусуммы значений граничных частот на уровне 3 дБ);

• уровень потерь (Insertion Loss - IL) в полосе пропускания;

• коэффициент прямоугольности (Shape Factor), нормируемый по умолчанию как отношение полосы по уровню 30 дБ к полосе по уровню 3 дБ;

• уровень неравномерности (пульсации) коэффициента передачи в полосе пропускания (Passband Ripple), измеряемый в децибелах;

• коэффициент стоячей волны (Voltage Standing Wave Ratio - VSWR), или коэффициент отражения в полосе пропускания.