Исследование замедляющих систем с аномальной дисперсией и разработка устройств на их основе
Диссертация
Проблема миниатюризации СВЧ устройств остро встала во второй половине прошлого века. Она была частично решена благодаря созданию гибридных и объемных интегральных схем СВЧ. Однако в сравнении с активными твердотельными элементами, пассивные устройства наиболее трудно поддаются миниатюризации даже в случае планарных схем, из-за достаточно высоких потерь и существенных трудностей при широкополосном… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Физические и конструктивно-технологические особенности СВЧ устройств на замедляющих системах с аномальной дисперсией
- 1. 1. Краткий обзор публикаций по электродинамическим замедляющим системам СВЧ
- 1. 2. Частотная дисперсия: физические условия возникновения и способы управления
- 1. 3. Конструктивно-технологические особенности устройств на замедляющих системах с аномальной дисперсией
- 1. 4. Анализ методов расчета, проектирования и моделирования дисперсионных характеристик СВЧ устройств на замедляющих системах
- 1. 5. Выводы по главе 1
- Глава 2. Приближенно-аналитические методы проектирования и модели устройств на отрезках замедляющих систем с аномальной дисперсией
- 2. 1. Метод сшивания проводимостей и его применение для расчета и анализа
- 2. 2. Метод эквивалентных длинных линий и его применение для расчета и анализа
- 2. 2. 1. Дисперсионное уравнение цепочки четырехполюсников
- 2. 2. 2. Замена замедляющей системы однородной эквивалентной линией
- 2. 2. 3. Замена замедляющей системы трехпроводной эквивалентной линией
- 2. 3. Приближенно-аналитические модели устройств
- 2. 3. 1. Модель коаксиальной фидерной линии на спиральной замедляющей системе с продольно-проводящим экраном
- 2. 3. 2. Модель микрополосковой фидерной линии на замедляющей системе с продольно-проводящим экраном
- 2. 3. 3. Модель фидерной линии на связанных замедляющих системах
- 2. 3. 4. Особенности расчета волнового сопротивления
- 2. 3. 5. Оценка затухания в элементах на спиральной замедляющей системе
- 2. 4. Выводы по главе 2
- Глава 3. Численные методы проектирования и моделирования устройств на отрезках замедляющих систем с аномальной дисперсией
- 3. 1. Краткий обзор программных средств для электромагнитного моделирования
- 3. 2. Метод конечных элементов и его применение для моделирования СВЧ устройств на основе программных средств High Frequency Structure Simulator (HFSS)
- 3. 2. 1. Вариационная формулировка метода конечных элементов
- 3. 2. 2. Вывод и решение системы уравнений
- 3. 2. 3. Разбиение пространства на ячейки (Mesher)
- 3. 2. 4. Описание полей в портах. Решение двумерных задач
- 3. 2. 5. Граничные условия
- 3. 2. 6. Расчет S-параметров по данным расчета поля
- 3. 3. Численное моделирование коаксиальной фидерной линии на спиральной замедляющей системе с продольно-проводящим экраном
- 3. 4. Численное моделирование антенн с собирательными линиями на отрезках замедляющих систем с аномальной дисперсией
- 3. 4. 1. Антенна бегущей волны
- 3. 4. 2. Логопериодическая антенна
- 3. 5. Выводы по главе 3
- Глава 4. Экспериментальное исследование дисперсионных характеристик спиральных замедляющих систем в экранах с изотропной и анизотропной проводимостью
- 4. 1. Особенности измерения дисперсионных характеристик замедляющих систем в режимах бегущей и стоячей волн
- 4. 2. Оценка погрешности экспериментальных измерений
- 4. 3. Выводы по главе 4
Список литературы
- Физическая энциклопедия. Т. 1−5 / Под ред. A.M. Прохорова. М.: Большая Российская энциклопедия, 1990 — 1995.
- Елизаров, A.A., Радиоволновые элементы технологических приборов и устройств с использованием электродинамических замедляющих систем. Текст. / A.A. Елизаров- Ю. Н. Пчельников М.: Радио и связь, 2002. — 200 с. -ISBN: 5 256 015 974
- Силин, P.A. Замедляющие системы. Текст. / P.A. Силин P.A., В. П. Сазонов М.: Советское радио, 1966. —632 с.
- Михалевский, B.C. Элементы теории свервысокочастотных замедляющих систем. Текст. / B.C. Михалевский Изд-во Ростовского унта, 1964.
- Тараненко, З.И., Замедляющие системы. Текст. / З. И. Тараненко, Я. К. Трохименко — Киев: Техника, 1965. 307 с.
- Яцук, К.П. Замедляющие системы— Текст.: лабораторный практикум. / К. П. Яцук Харьков: издательство Харьковского университета, 1969. — 108 с.
- Лошаков, JI.H. Теория и расчет усиления лампы с бегущей волной. Текст. / JI.H. Лошаков, Ю. Н. Пчельников. М.: Сов. Радио, 1964. — 239 с.
- Чебышев, В.В., Микрополосковые антенны в многослойных средах. Текст. / В. В. Чебышев М.: Радиотехника, 2007. — 102 с. — ISBN 5−93 108 042−2.
- Пименов, Ю.В. Техническая электродинамика. Текст. / Ю. В. Пименов, В. И. Вольман, А. Д. Муравцов. Под ред. Ю. В. Пименова. — М.: Радио и связь, 2000. 536 с. — ISBN 5−256−1 287−8.
- Дзугаев, В.К. Расчет и конструирование замедляющих систем. Текст.: учебное пособие. / В.К. Дзугаев- Ю. Н. Пчельников. М.: изд. МИЭМ, 1987. -82 с.
- Силин, P.A. Периодические волноводы. Текст. / P.A. Силин. М.: Фазис, 2002. — 440 с. — ISBN 5−7036−0073−1.
- Вольман, В.И. Техническая электродинамика. Текст. / В. И. Вольман, Ю. В. Пименов. -М.: Связь, 1971.-486 с.
- Банков, С.Е. Анализ и оптимизация СВЧ-структур с помощью HFSS. Текст. / С. Е. Банков, A.A. Курушин, В. Д. Разевиг. М.: СОЛОН-Пресс, 2005. -216 с.- ISBN: 5−98 003−226−6.
- Генераторы и усилители СВЧ. Текст. / Под. ред. И. В. Лебедева. М'.: Радиотехника, 2005. — 352 е.- ISBN: 978−5-88 070−074−5
- Пирс, Дж. Р. Лампа с бегущей волной. Текст. / Дж. Р. Пирс. Под ред. В. Т. Овчарова, пер. с англ., М-: Сов. радио, 1963. — 22 с.
- Григорьев,. А.Д. Электродинамика и техника СВЧ. Текст. / А. Д. Григорьев. М'.: Высшая школа, 1990. — 335 с. — ISBN: 5−06−685−9.
- Горшков, Б.И. Элементы радиоэлектронных устройств. Текст.: справочник / Б. И. Горшков: — М.: Радио и связь, 1988. 176 с. — МРБ. Выпуск 1125.
- Григорьев, А.Д. Резонаторы и резонаторные замедляющие системы СВЧ. Текст. / А. Д. Григорьев, В. Б. Янкевич. М.: Радио и связь, 1984. -248 с.
- Добромыслов, B.C. Резонансные СВЧ-устройства / В. С. Добромыслов. Под ред. Н. М. Соловьева. -М.: МЭИ, 1995. 124 с.
- Glover, I.A. Microwave devices circuits and subsystems for communications engineering Text. / I.A. Glover, S.R. Pennock, P.R.Shepherd. -John Wiley & Sons, Ltd, 2005. 550 p. — ISBN: 978−0-470−1 274−1.
- Гайдук, В.И. Физические основы электроники сверхвысоких частот Текст. / В. И. Гайдук, К. И. Палатов, Д. М. Петров. М.: Сов. Радио, 1971. -600 с.
- Пчельников, Ю.Н. Электроника сверхвысоких частот Текст. / Ю. Н. Пчельников, В. Т. Свиридов. М.: Радио и связь, 1981. — 96 с.
- Смайт, В.Р. Электростатика и электродинамика Текст. / В. Р. Смайт. -Перевод со второго американского издания A.B. Гапонова и М. А. Миллера. -М.: ИЛ- 1954.-606 с.
- Зоммерфельд, А. Электродинамика Текст. / А. Зоммерфельд. М.: ИЛ, 1958. 505 с.
- Каценеленбаум, Б.З. Высокочастотная электродинамика Текст. / Б. З. Каценеленбаум. М.: Наука, 1966. — 240 с.
- Pozar, D.M. Microwav. e Engineering Text. / D.M. Pozar. John Wiley & Sons, Inc, 1997. — 736 p. — ISBN: 978−471 170 969.
- Семенов, H.A. Техническая электродинамика Текст. / H.A. Семенов. — М.: Связь, 1973.-480 с. 28.* Фальковский, О.И. Техническая электродинамика Текст. / О. И. Фальковский. -М.: Связь, 1978: -432 с.
- Семенов, A.A. Теория электромагнитных волн Текст. / A.A. Семенов. Издание второе. — М.: МГУ, 1968 г. — 316 с.
- Федоров, H.H. Основы электродинамики Текст. / H.H. Федоров. М.: Высшая школа, 1980. — 399 с.
- Нефедов, Е.И. Электродинамика периодических структур Текст. / Е. И. Нефедов, А. Н. Сивов. М.: Наука, 1977. — 209 с.
- Курушин, Е.П. Электродинамика анизотропных волноведущих структур Текст. / Е. П. Курушин, Е. И. Нефедов. М.: Наука, 1983. -225 с.
- Гольдштейн, Л.Д. Электромагнитные поля и волны Текст. / Л. Д. Гольдштейн, Н. В. Зернов. Изд. 2-е, перераб. и дополненное. — М.: Сов. Радио, 1971.-664 с.
- Никольский, В.В. Электродинамика и распространение радиоволн. Текст. / В. В. Никольский. М.: Наука, 1978. — 608 с.
- Клингер, Г. Сверхвысокие частоты. Основы и применения техники СВЧ Текст. / Г. Клингер. Пер. с нем. — М.: Наука, 1969. — 272 с.
- Кухаркин, E.G. Инженерная электрофизика. Техническая электродинамика Текст.: учебник / Е. С. Кухаркин. 2-е изд., перераб. и доп. — M. L Высшая школа, 1982. — 520 с.
- Вайнштейн, JI.A. Лекции по сверхвысокочастотной электронике Текст. / Л. А Вайнштейн, В. А Солнцев. М.: Сов. Радио, 1973. — 400 с.
- Елизаров, A.A. Анализ физических и конструктивных особенностей замедляющих систем с аномальной дисперсией Текст. / A.A. Елизаров, В. Н. Каравашкина, Р. В. Шаймарданов. Труды LXV Научной- сессии, посвященной Дню радио. Москва, 2010. — с. 345—347. •
- Лошаков, Л. Н. Теория, и расчет усиления? лампы с бегущей волной Текст. / Л. Н. Лошаков, Ю. Н. Пчельников. М.: Сов. Радио, 1964. — 239 с.
- Коваленко, В.Ф. Введение в электронику сверхвысоких частот Текст. / В. Ф Коваленко. 2 изд., — М.: Сов. Радио, 1955. — 344 с.
- Замедляющие системы. Обзоры по электронной технике / Под ред. P.A. Силина. Вып. 1 (53). Ч. I и II. М.: ЦНИИ «Электроника», 1972.
- Liao, S.Y. Microwave devices and circuits. // S.Y. Liao. 2nd edition. -Prentice hall, 1996. — 575 p. — ISBN: 978−135 816 950
- Березин, B.M. Электронные приборы СВЧ Текст.: учеб. пособие для вузов / В. М. Березин, B.C. Буряк, Э. М. Гутцайт, В. П. Марин М.: Высшая школа, 1985. — 296 с.
- Ильина, Е.М. Мощная широкополосная лампа бегущей волны со скачками диаметра пролетного канала Текст. / Е. М. Ильина, С. А. Мятежников, И. В. Поляков. М.: Радиотехника и электроника, 2007 — т. 52, № 8. -с. 1018−1023.
- Пчельников, Ю.Н. Анализ методов увеличения выходной мощности и рабочей частоты, широкополосных ламп с бегущей волной Текст. / Ю: Н. Пчельников, A.A. Елизаров.-— MV: Радиотехника и электроника, 2009 т. 54, № 9.-с. 1082−1090.
- Лошаков, Л.Н. О расчете параметров экранированной спиральной линии при наличии диэлектрических опор Текст. // Радиотехника. — 1972. -Т.28, № 8- с. 32−39:
- Пчельников, Ю.Н. Особенности спиральной замедляющей системы на низких частотах Текст. / Ю. Н. Пчельников, А. П. Романов. —М.: [б:и.], 1980. -б с. Деп. в ВИНИТИ 10.06.80, № 2301.
- Фельдштейн, А.Л. Справочник по элементам волноводной техники Текст. / А. Л. Фельдштейн, Л. Р: Ярич, В. П. Смирнов. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Советское радио, 1967. — 652 с.
- Терлецкий, Я.П. Электродинамика Текст. / Я. П. Терлецкий, Ю. П. Рыбаков. -М.: Высшая школа, 1990. 352 с.-ISBN: 5−06−1 543−2.
- Баскаков, С.И. Электродинамика и распространение радиоволн Текст. / С. И. Баскаков. М.: Высшая школа, 1992. — 416 с. — ISBN: 5−06−2 037−1.
- Вайнштейн, Л.А. Электромагнитные волны Текст. / JI.A. Вайнштейн. -2-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь-, 1988. — 442 с. — ISBN: 5−25 600 064−0.
- Пчельников, Ю.Н. Особенности замедленных волн и возможности их нетрадиционного применения Текст. / Ю. Н. Пчельников // Радиотехника и электроника. 2003. — Т.48, № 3. — с. 1−14.
- Лошаков, Л.Н. О соотношении между фазовой и групповой скоростями в линиях* передачи электромагнитной^ энергии Текст. / Л. Н. Лошаков, Ю. Н. Пчельников // Радиотехника. Т. 36 1981. —№ 6. — с. 71−72.
- Елизаров, A.A. Технологические процессы и устройства на замедленных электромагнитных волнах: современное состояние и тенденции развития. Текст. / A.A. Елизаров// Физика волновых процессов и радиотехнические системы. Т.1 1998. — № 1. — с. 41−49.
- Кисунько, Г. В. Вариационные принципы для краевых (дифракционных) задач электродинамики. Текст. / Доклад АН СССР. 1949. -66.-№ 5.-с. 863.
- Марков, Г. Т. Математические методы прикладной электродинамики Текст. / Г. Т. Марков, E.H. Васильев. -М.: Сов. Радио, 1970. 122 с.
- Шевчик, В.Н. Аналитические методы расчета в электронике СВЧ Текст. / В. Н. Шевчик, Д. И. Трубецков. М.: Сов. Радио, 1970. — 584 с.
- Шестопалов, В.П. Метод задачи Римана-Гильберта в теории дифракции и распространения электромагнитных волн Текст. / В. П. Шестопалов. Харьков: ХГУ, 1971. — 402 с.
- Никольский, В.В. Вариационные методы для внутренних задач электродинамики Текст. / В. В. Никольский. -М.: Наука, 1967.-460 с.
- Rawle, W.D. The Method of Moments: A Numerical Technique for Wire Antenna Design. Text. // High Frequency Electronics. February 2006. — 4 p.
- Иванова, H.E. Расчет эквивалентного волнового сопротивления экранированной спиральной линии различными способами. Текст. / Н.Е. Иванова- JI.H. Лошаков, Е. В. Зыкова. // Сб. науч. трудов № 123. М.: МЭИ, 1987.-с. 55−61. •
- Нефедов, Е.И. Полосковые линии передачи: электродинамические основы автоматизированного проектирования ИС СВЧ. Текст. / Е. И. Нефедов, А. Т. Фиалковский. М.: Наука, 1980. — 312 с.
- Нейман, М.С. Обобщение теории цепей на волновые системы. Текст. / М. С. Нейман. Л.: Госэнергоиздат, 1955. — 192 с.
- Баскаков, С. И Радиотехнические цепи с распределенными параметрами Текст. / С. И. Баскаков. — М.: Высшая школа, 1980. 152с.
- Пчельников,. Ю. Н: О методике определения параметров эквивалентных схем Текст. / Ю. Н. Пчельников, Е. В. Зыкова, Н. Е. Иванова // Радиотехника и электроника. Т.25. 1980. — № 6. — с. 1231−1237.
- Вайнштейн, Л.А. Открытые резонаторы и открытые волноводы Текст. / Л. А. Вайнштейн. М.: Сов. Радио, 1966. — 476с.
- Пчельников, Ю.Н. Расчет волнового сопротивления замедляющих систем на относительно низких частотах Текст. / Ю. Н. Пчельников, A.A. Елизаров // М.: Радиотехника и электроника. Т.40. — 1995. № 5. — с. 745−748.
- Коршунов, И.П. Исследование поля рассеяния в низкочастотных резонансах многозаходных спиралей Текст. / И. П. Коршунов, E.H. Коршунова, А. Д. Олейников, А. Д. Шатров // М.: Радиотехника и электроника. Т. 54.-2009.-№Ю.-с. 1207−1216.
- Пчельников, Ю.Н. Определение эквивалентных параметров волноводов круглого и прямоугольного сечения Текст. / Ю. Н: Пчельников // М.: Радиотехника и электроника, Т. 55. 2010. — № 1. — с. 113−119.
- Елизаров, A.A. Правила замены замедляющих систем эквивалентными длинными* линиями Текст. / A.A. Елизаров, Ю: Н. Пчельников //Тезисы докладов XLVIII Научной сессии, посвященной Дню" радио. Москва, 18−19 мая.-1993.-с. 101−102.
- Пчельников, Ю.Н. О замене замедляющих систем трехпроводной" эквивалентной линией Текст. / Ю: Н- Пчельников // М.: Радиотехника и электроника, Т.39. 1994. — № 5. — с.728−734.
- Heimlich, М. Circuit extraction techniques provide faster interconnect modeling and analysis. Text. / Dr. M. Heimlich. High Frequency Electronics, June 2007.
- Азов, Г. А. Моделирование спиральной замедляющей системы мощной лампы бегущей волны Текст. / Г. А. Азов, С. А. Хриткин. М.: Радиотехника и электроника, 2010 — т. 55, № 3. — с. 369−373.
- Сильвестер, П. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров-электриков Текст. / П. Сильвестер, Р. Феррари. Пер. с англ. -М.: Мир, 1986.-229 с.
- Курушин, А.А. Проектирование СВЧ устройств с помощью программы HFSS. Текст.: учебное пособие / А. А. Курушин, А. П. Титов МГИЭМ. М., 2003. — 176 с. — ISBN: 5−94 506−067−4.
- Банков, С.Е. Проектирование и численное исследование полосковых антенн. Текст. / С. Е. Банков, Дж. Ан. -М.: Радиотехника и электроника, 2007 -т. 52,№ 8.-с. 932−943.
- Нао, Y. Analyzing electromagnetic structures* with curved, boundaries on Cartesian FDTD/meshes. Text. / Y. Нао, С J, Railton Transactions on microwave theory and techniques — Volume 46 — Issue 1, Jan. 1998. — P. 82−88.
- Мухин, C.B. Исследование полосовых свойств локального импеданса связи замедляющих систем Текст. / С. В. Мухин, Д. Ю. Никонов, В. А. Солнцев. М.: Радиотехника и электроника, 2008 — т. 53, № 10. — с. 1324−1332.
- Вайнштейн, JI.A. Теория дифракции и метод факторизации Текст. / JI.A. Вайнштейн. -М.: Сов. Радио, 1966.-488 с.
- Бфанов, Е.В. Исследование несимметричных плоских спиральных замедляющих систем Текст. / Е. В. Ефанов, Е. С Коваленко, В. И. Падусова // Распространение радиоволн и элементы систем передачи и извлечения информации: Сб. статей. Томск, 1978. с. 46−50.
- Пчельников, Ю.Н. Нетрадиционное применение замедляющих систем Текст. / Ю. Н Пчельников // Радиоэлектроника, 1986. Т. 29, № 10. с. 79−83-
- Пчельников, Использование замедляющих систем в устройствах для народного хозяйства Текст. / Ю. Н. Пчельников. // Электронная техника. Gep: 1 «СВЧ-техника», 1992: Выш 6 (450). — с. 42 — 47.
- Пчельников, Ю. Н. Эквивалентные параметры, спиральной замедляющей системы. Текст. / Ю. Н. Пчельников //Радиотехника и электроника, 1988. Т. ЗЗ, № 10- - с. 2042−2045.
- Елизаров, A.A. Исследование фидерных линий на отрезках замедляющих систем с аномальной дисперсией Текст. / A.A. Елизаров, В. Н. Каравашкина, A.C. Кухаренко // Измерительная техника. 2009. — № 7. — с. 50−52.
- Пчельников, Ю.Н. О соотношении между волновым сопротивлением и сопротивлением связи замедляющих систем Текст. / Ю. Н. Пчельников // Радиотехника и электроника. Т.28. 1983. — № 10. — с. 1981−1985.
- Пчельников, Ю. Н. Сравнительная оценка затухания в СВЧ- элементах на спиральной замедляющей системе Текст. / Ю.Н." Пчельников // Радиотехника и электроника. Т.32. 1987. — № 7. — с. 1433−1437.
- Ефимов, И.Е. Радиочастотные линии передачи. Радиочастотные кабели. Текст. / И. Е. Ефимов, Г. А. Останькович: Изд. 2-е, перераб. и, доп. — М.: Связь, 1977.-408 с. •
- Марков, F. Т. Антенны / Г. Т. Марков, Д. М. Сазонов. М.: Энергия, 1975.-528 с.
- Сазонов, Д.М. Антенны и устройства СВЧ Текст. / Д. М. Сазонов. М.: Высшая школа, 1988. — 434 с. — ISBN 5−06−1 499−6.
- Белоцерковский, Г. Б. Основы радиотехники и антенны, часть II. Антенны Текст. / Г. Б. Белоцерковский. М.: Советское радио, 1969. — 328 с.
- Liang, J. Antenna study and design for ultra wideband communications applications Text. / J. Liang // Department of electronic engineering, Queen Mary, University of London, United Kingdom, July 2006. 180 p.
- Breed, G. The fundamentals of patch antenna design and performance. // High Frequency Electronics, March 2009. p. 48−51.
- Rothammel, К. Antennenbuch. Text. / К. Rothammel // Stuttgart: Francksche Verlagshandlung, 1991. ISBN 3−440−5 853−0.
- Фролов, О.П. Антенны и фидерные тракты. Текст. / О. П. Фролов. М.: Радио и связь, 2001. — 416 с. — ISBN 5−256−1 509−5.
- Дэниел, К. Применение статистики в промышленном эксперименте / К. Дэниел. М.: Мир, 1979. — 299 с.