Мікросмужкові тривимірні ємнісні шлейфи

  • S. H. Pervak Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
  • Ya. L. Zinher Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" http://orcid.org/0000-0002-4245-7311
  • Yu. F. Adamenko Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" http://orcid.org/0000-0003-0452-6301
  • V. O. Adamenko Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" http://orcid.org/0000-0003-0601-8394
  • E. A. Nelin Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" http://orcid.org/0000-0002-8208-9664
Ключові слова: фільтр нижніх частот, ємнісний шлейф, тривимірна модель, одновимірна модель, шлейфне Т-з’єднання

Анотація

Мікросмужкові фільтри широко застосовують в радіоелектронних системах. Фільтри нижніх частот конструюють на основі квазізосереджених індуктивностей та ємностей. Квазізосереджену ємність виконують як мікросмужкову секцію із широким сигнальним провідником або як розімкнутий шлейф, з’єднаний з основною лінією. Традиційні конструкції таких ємностей двовимірні (2D) у вигляді відрізків мікросмужкової лінії. Запропоновані авторами тривимірні (3D) квазізосереджені елементи мають в 1,5…4 рази більші значення реактивних параметрів. Розімкнутий 3D-шлейф являє собою глухий металізований отвір у діелектричній основі, з’єднаний з основною лінією. У статті розглянуто конструктивні відмінності 2D та 3D ємнісних шлейфів. 3D-шлейф як порівняти з 2D-шлейфом має суттєво кращі параметри: його хвильовий імпеданс менший в 1,4…3,5 рази, а ємність більша в 1,6…4,1 рази. Оскільки для фільтра необхідні задані значення ємності, площа 3D-шлейфа відповідно менша. 3D-моделюванням проаналізовано особливості залежностей електричних параметрів 3D-шлейфа від його конструктивних параметрів. Показано, що частота режекції шлейфа дорівнює частоті резонанса шлейфа з паразитною індуктивністю, зумовленою шлейфним Т-з’єднанням. У разі традиційних розмірів контакта шлейфа та основної лінії ця індуктивність від’ємна, що призводить до збільшення значення частоти режекції і, відповідно, погіршення крутості амплітудно-частотних характеристик шлейфа та фільтра. Для зменшення паразитної індуктивності запропоновано конструктивне рішення у вигляді контактного майданчика між лінією та шлейфом. Досліджено залежності цієї індуктивності від конструктивних параметрів шлейфа та майданчика. Оптимізація розмірів контактного майданчика дозволяє оптимізувати значення індуктивності з умови необхідної крутості амплітудно-частотної характеристики. Запропоновано одновимірну модель 3D-шлейфа, що характеризує його еквівалентними хвильовим імпедансом та відносною діелектричною проникністю. Ця модель може використовуватися як модель першого наближення під час проектування та дослідження мікросмужкових фільтрів на основі ємнісних 3D-шлейфів.

Біографії авторів

S. H. Pervak, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Первак С. Г., магістрантка радіотехнічного факультету

Ya. L. Zinher, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
Зінгер Я. Л., аспірантка радіотехнічного факультету
Yu. F. Adamenko, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
Адаменко Ю. Ф., к. т. н., доцент кафедри конструювання та виробництва радіоапаратури
V. O. Adamenko, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Адаменко В. О., ст. викладач кафедри конструювання та виробництва радіоапаратури

E. A. Nelin, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
Нелін Є. А., д.т.н., професор кафедри конструювання та виробництва радіоапаратури

Посилання

Gupta K. and Sahayam N. (2018) A review on microstrip filters for the application in communication systems. IRJET, Vol. 5, No 12, pp. 709-717.

Edwards T.C. and Steer M.B. (2016) Foundations for Microstrip Circuit Design, Wiley. DOI: 10.1002/9781118936160

Jubril A. and Nyitamen D. S. (2018) 2GHz microstrip low pass filter design with open-circuited stub. IOSR-Journal of Electronics and Communication Engineering, Vol. 13, No 2, pp. 1-9. DOI: 10.9790/2834-1302020109

Nelin E.A., Zinher Y.L. and Popsui V.I. (2018) Low-Pass Filters Based on Crystal-Like Inhomogeneities. Radioelectronics and Communications Systems, Vol. 61, Iss. 5, pp. 214-221. DOI: 10.3103/s0735272718050059

Hong J.-S. (2011) Microstrip Filters for RF/Microwave Applications, Wiley. DOI:10.1002/9780470937297

Gard R., Bahl I. and Bozzi M. (2013) Microstrip Lines and Slotlines, Artech House, 590 p.

Опубліковано
2019-06-20
Як цитувати
Pervak, S. H., Zinher, Y. L., Adamenko, Y. F., Adamenko, V. O. і Nelin, E. A. (2019) «Мікросмужкові тривимірні ємнісні шлейфи», Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування, 0(77), с. 30-35. doi: 10.20535/RADAP.2019.77.30-35.
Номер
Розділ
Радіотехнічні кола та сигнали