Мікросмужкові тривимірні ємнісні шлейфи

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.