Сокращения

Загрузка...





НазваниеСокращения
страница6/15
Дата публикации10.11.2013
Размер0.71 Mb.
ТипДокументы
top-bal.ru > Физика > Документы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15
^

ГЛАВА 3 Интегральная схемотехника МПФ.


Успешное решение проблемы создания функционально сложных микроволновых интегральных схем во многом определяется возможности синтеза микрополосковых фильтров (МПФ), обладающих высокой предельной частотой избирательности, компактности, технологичности и электромагнитной совместимостью со смежно расположенными на подложке элементами. Однако не одна из традиционных структур МПФ не обладает приемлемым сочетанием этих качеств.
а) в)

б)

г)
Рис. 1. Традиционные структуры МПФ

Так, например, наиболее компактные гребенчатые фильтры на основе планарных многопроводных четвертьволновых структур (рис.1а), могут обладать высокой предельной частотной избирательностью за счет возможности формировании при определенных условиях полюсов затухания на конечных частотах [15]. Однако необходимость реализации режимов короткого замыкания на концах четвертьволновых резонаторов существенно ухудшает технологичность структуры, что ограничивает ее применение в ИС.

Напротив, широко применяемые в ИС высокотехнологические структуры МПФ на параллельно связанных и встречных шпилечных резонаторах (рис1 б, в) имеют низкую предельную избирательность, так как в этих структурах не формируются полюсы затухания вблизи полосы пропускания. Реализация полюсов затухания в МПФ с применением этих структур может быть достигнута, как известно, за счет организации дополнительных электромагнитных связей между несмежными резонаторами. Однако планарные структуры (рис. 1 г) занимают чрезмерно большую площадь подложки или выполняются в виде нетехнологичных для ИС многослойных структур. Кроме того, эти МПФ имеют сравнительно низкую полосу заграждения с высоким уровнем затухания, т.к. часть входного сигнала проходит по дополнительным путям передачи энергии, минуя основные резонаторы.

Следует отметить еще одну особенность. Во всех рассмотренных структурах МПФ ширина полосы пропускания однозначно определяется коэффициентом электромагнитной связи между микрополосковыми линиями. Поэтому при реализации МПФ со сравнительно узкой относительной полосой пропускания (менее 10%) структура фильтра имеет зазоры между связанными МПЛ больше толщины подложки (S/H>1). При сужении полосы пропускания эти зазоры увеличиваются еще больше. В результате этого электромагнитное поле не концентрируется вблизи резонаторов, что обуславливает несанкционированные связи с другими элементами ИС, т.е. нарушается условие их электромагнитной совместимости. Это ограничивает возможность повышения степени интеграции, а, следовательно, и функциональной сложности ИС.

Такое положение в области создания планарных фильтров и микрополосковых цепей в целом объясняется тем, что схемотехника этих цепей практически не претерпела существенных изменений и базируется на теории и практике традиционных полосковых структур. Эти структуры разработаны, как известно, исходя из концепции о фазовом синхронизме нормальных волн в многопроводных связанных линиях с однородным магнитодиэлектриком. Однако микрополосковая реализация этих структур привнесла ряд характерных для них волновых особенностей, обусловленных резко выраженной неоднородностью среды (диэлектрическая подложка - воздух): дисперсию; возбуждение волн высших типов; эффект неравенства фазовых скоростей квази-Т-волн в связанных МПЛ. Эти особенности существенно снижают потенциально достижимые параметры традиционных полосковых устройств в интегральном исполнении.

Вместе с тем рациональное использование этих волновых особенностей как дополнительных степеней свободы открывает новые возможности в совершенствовании микрополосковых устройств.

^

3.2 Структурный синтез базовых элементов


Успешное решение задачи синтеза во многом определяется тем, насколько умело выбрано исходное приближение, которое должно быть как можно ближе к желаемому конечному результату. В качестве такого исходного приближения целесообразно выбрать цепи на сосредоточенных элементах, т.к. для них уже решена задача синтеза. Один из возможных подходов в поисках рациональных структурных решений, принцип действия которых основан на эффекте неравенства фазовых скоростей квази-Т-волн, проиллюстрируем на следующем примере.

Пусть необходимо найти наиболее простую (каноническую) и технологичную микрополосковую структуру полосно-пропускающего звена с полюсом затухания на конечной частоте. Для этого проведем следующую процедуру последовательных преобразований симметричной лестничной цепи-прототипа на элементах с сосредоточенными параметрами (3.2.1а). Как известно, любому симметричному четырехполюснику может быть представлена в соответствии, применяя метод зеркальных отображений, уравновешенная мостовая схема замещения (рис. 3.2.1б). Импеданс эквивалентного двухполюсника Zа определяется как входное сопротивление исходное сопротивление исходного четырехполюсника при его нечетном (противофазном) возбуждении (режим короткого замыкания в плоскости симметрии), а Zb – при его четном (синфазном) возбуждении (режим холостого хода). Тогда в рассматриваемом случае значения элементов горизонтального и диагонального плечей уравновешенного уравновешенной мостовой схемы замещения будут определяться следующим образом: .

Применяя преобразование Ричардса, перейдем в базис соразмерных распределенных цепей, заменяя каждый индуктивный элемент короткозамкнутым, а емкостной – разомкнутыми шлейфами равной электрической длины λс/8 (рис. 3.2.1г), где λс – длина волны, соответствующая центральной частоте полосы пропускания звена. Проведем эквивалентную замену в каждом плече уравновешенной мостовой цепи последовательного соединения короткозамкнутого и разомкнутого шлейфов шлейфом удвоенной электрической длины со скачком волнового сопротивления на участке его длины (рис. 3.2.1д). Следующий очевидный этап синтеза – поиск такой канонической микрополосковой секции, которая бы имела схему замещения, аналогичную рис. 3.2.1д.

Для начала формально установим взаимосвязь между этой схемой и решетчатой секцией на двух одинаковых четвертьволновых связанных МПЛ, концы которых находятся в режиме холостого хода (рис. 3.2.2 а-в). Запишем в квази-Т-приближении Z-матрицу реактивного четырехполюсника [16], эквивалентного решетчатой секции, с учетом эффекта неравенства фазовых скоростей четной (ое) и нечетной (оо) волн, и сопоставим ее с Z-матрицей уравновешенной мостовой цепи
;






L1 C1 L1 Za
L2

Zb

C2

a) б)

La Ca
Lb

Cb

в) г) д)

Рис. 3.2.1. Процедура структурного синтеза


W

S
H εr
а) б)

Za


Zb

в) г) д)

Рис. 3.2.2 Эквивалентное модовое представление
Где Zoe,oo; Eэф,ое,оо; fое,оо – волновые сопротивления; эффективные диэлектрические проницаемости и резонансные частоты четвертьволновой секции при ее четном (рис 3.2.2 а) и нечетном (рис 3.2.2 б) возбуждении; с – скорость света; l-геометрическая длина отрезков связанных МПЛ. При этом для фазовых скоростей квази-Т-волн, распространяющихся в двух связанных МПЛ, выполняется следующее условие Voo>Voe, т.е. четная (синфазная) волна является более медленной, чем нечетная (противофазная), т.к. все силовые линии ее электрического поля замыкаются через подложку c Er>1 (рис. 3.2.2 а).

Таким образом, мы получаем так называемое эквивалентное модовое представление [17], в котором каждой нормальной волне, распространяющейся в системе связанных МПЛ, ставится в соответствие в уравновешенной мостовой схеме замещения резонатор с волновыми параметрами этой моды и с краевыми условиями, соответствующими краевым условиям на концах связанных МПЛ (рис. 3.2.2 д):

; . (1)

Вследствие подобия схем замещения рис. 3.1.1д и рис. 3.2.2д, можно сделать вывод о том, что задача структурного синтеза полосно-пропускающего звена в базисе цепей с распределенными параметрами решена.

Рассмотренный метод структурного синтеза позволяет выявить новые базовые элементы СВЧ цепей с любым другим типом частотной характеристики. При этом эквивалентное модовое представление той или иной канонической секции может быть получено без обращения к математическим моделям, а непосредственно используя метод зеркальных отображений. Следующий этап синтеза таких цепей – параметрический синтез сводится к установлению соответствия между волновыми параметрами эквивалентных двухполюсников мостовых схем замещения цепи-прототипа и микрополосковой секции с учетом условий ее физической реализуемости. Таким образом, синтез различных рациональных схемотехнических решений представляет собой формализованную процедуру последовательных преобразований симметричных прототипов на сосредоточенных элементах и определения условий соответствия эквивалентным модовым представлениям физически реализуемых симметричных полосковых структур.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

Похожие:

Сокращения iconПриказ № от «31» 08 2011г. Основная образовательная программа муниципального...
Используемые понятия, обозначения и сокращения в Основной образовательной программе начального общего образования моу сош №18

Сокращения iconМониторинг центральных сми по пенсионной и социальной тематике 25 июня 2013 года
Минфин предлагает балансировать бюджет в 2014-2016 гг за счет сокращения трансферта пфр, госзакупок и переноса расходов на гпв

Сокращения iconК проекту профессионального стандарта «химик» москва ● 2013 содержание сокращения 3 введение 4
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «национальный исследовательский...

Сокращения iconПрограмма курса алгебры 8 класса по теме №1
Предполагается, что к началу изучения главы 1 учащиеся уже в достаточной степени овладели навыками сокращения алгебраических дробей,...

Сокращения iconМатериалы дальневосточной секции конференции
Пагуошский комитет продолжает оставаться одной из ведущих научных неправительственных организаций России по вопросам сокращения и...

Сокращения iconПояснительная записка Условные обозначения, сокращения
Организация деятельности взрослых и детей по реализации и освоению основной общеобразовательной программы дошкольного образования...

Сокращения iconПояснительная записка Условные обозначения, сокращения
Организация деятельности взрослых и детей по реализации и освоению основной общеобразовательной программы дошкольного образования...

Сокращения iconСоюзные барьеры Юристы считают, что работа таможни приносит все больше проблем бизнесу
Власти РФ рассматривают различные варианты компенсации возможных потерь отечественных свиноводов, которые они могут понести из-за...

Сокращения iconПросим представлять материалы в следующем виде
Лько черно-белые, с обязательной копией изображения в отдельном файле (в формате bmp, jpg); каждый рисунок должен иметь объяснения...

Сокращения iconДругая вера («повесть временных лет») Письма Веры Буниной к Вере...
«Русской Мысли». Теперь, с любезного разрешения Л. Ф. Зурова, в архиве которого находятся их подлинники, предлагаются здесь письма...



Школьные материалы
Загрузка...


При копировании материала укажите ссылку © 2018
контакты
top-bal.ru

Поиск