С.Б. Клюев1, В.А. Иовдальский2, В.В. Демшевский3, В.П. Марин4

1–3 АО «НПП «Исток» им. Шокина» (г. Фрязино, Россия)
4 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«МИРЭА – Российский технологический университет» (Москва, Россия)
1 klyuev194@mail.ru, 2 teh.buro208@gmail.com

Постановка проблемы. Симметричная щелевая линия, как и иные типы линий на ее основе, являются базовыми линиями передачи при проектировании различных схем, узлов, блоков и др., а также при построении печатных антенн, фазированных антенных решеток и активных фазированных антенных решеток на их основе. Базовый вариант симметричной щелевой линии характеризуется высоким значением волнового сопротивления, что ограничивает ее широкое применение в схемах устройств СВЧ, и малыми вносимыми потерями. Улучшение электрических характеристик, связанных с изменением конструкции линии, расширит ее применение в различных устройствах СВЧ-диапазона.

Цель. Улучшить электрические характеристики симметричной щелевой линии путем модернизации ее конструкции. Обосновать перспективность применения щелевых линий в многослойных структурах для радиоэлектронной аппаратуры различного назначения, создание на их основе базовых элементов, а также их применение в конструкции гибридных интегральных схем СВЧ-диапазона, печатных антенн, а также определение S-параметров и волнового сопротивления исследованной волноведущей структуры.

Результаты. С использованием метода конечных элементов разработана математическая модель щелевой линии со смещением центра щели и выбрано наилучшее положение щели в данной волноведущей структуре. Численным методом конечных элементов получены зависимости S-параметров в диапазоне частот 5,0–14,0 ГГц, характеристики различных вариантов линий передачи: симметричной щелевой линии, щелевой линии со смещением центра щели. Изготовлен образец щелевой линии со смещением центра щели и экспериментально исследованы ее характеристики. Выполнена сравнительная оценка расчета и полученных экспериментальных данных основных электродинамических характеристик щелевой линии со смещением центра щели, в результате которой установлена практическая идентичность решения электродинамической задачи для данной линии как численным методом, так и практическим способом. Результаты подтверждают целесообразность применения щелевой линии со смещением центра щели в качестве базовых элементов, например интегральных схем, устройств и других компонентов СВЧ, а также печатных антенн.

Практическая значимость. Полученные результаты позволили создать многослойный переход на основе двух типов линий передачи, который может быть использован при создании базовых элементов в процессе разработки новых конструкций приемо-передающих модулей АФАР с улучшенными электрическими и массогабаритными характеристиками. Это позволит решить следующие задачи техники СВЧ и КВЧ: повысить степень миниатюризации, электромагнитной совместимости, а также экономичность и надежность производства узлов интегральных схем и т.д.

1. Гвоздев В.И., Нефёдов Е.И. Объёмные интегральные схемы СВЧ. М.: Наука. 1985. 256 с.
2. Яшин А.А., Кандлин В.В., Плотникова Л.Н. Проектирование многофункциональных объемных интегральных модулей СВЧ и КВЧ диапазонов: Монография / Под ред. Е.И. Нефедова. М.: НТЦ «Информтехника». 1992. 324 с.
3. Пименов Ю.В., Вольман В.И., Муравцов А.Д. Учеб. пособие для вузов / Под ред. Ю.В. Пименова. М.: Радио и связь. 2000. 536 с.
4. Демшевский В.В., Богачёв И.А. Влияние способа возбуждения на характеристики микрополосковой патч-антенны Х-диа­пазона / VIII Всерос. научно-техн. конф. «Электроника и микроэлектроника СВЧ». 2019. Т. 1. С. 146–150.
5. Фомин Д.Г., Дударев Н.В., Даровских С.Н. Сопоставление значений электродинамических параметров симметричной щелевой линии, полученных разными методами // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 4. C. 138–146.
6. Усанов Д.А., Никитов С.А, Скрипаль А.В., Рязанов Д.С. Таммовские состояния в брэгговских гетероструктурах на волноводно-щелевых линиях // Журнал технической физики. 2018. Т. 88. Вып. 7. С. 1046–1049.
7. Усанов Д.А., Никитов С.А, Скрипаль А.В., Пономарев Д.В. Одномерные СВЧ фотонные кристаллы. Новые области применения. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2018. 184 с.
8. Рындин Е.А. Методы решения задач математической физики. Таганрог: Изд-во ТРТУ. 2003. 120 с.
9. Ректорис К. Вариационные методы в математической физике и технике / Пер. с англ. под ред. К.И. Бабенко, Б.Е. Победри. М.: Мир. 1985. 589 с.
10. Самарский А.А. Введение в численные методы. Учебник пособие для вузов. Изд. 2-е. М.: Наука. 1987. 288 с.
11. Григорьев А.Д. Электродинамика и техника СВЧ: Учебник для вузов. М.: Высшая школа. 1990. 335 с.
12. Григорьев А.Д. Электродинамика и микроволновая техника: Учебник. Изд. 2-е, доп. СПб.: Лань. 2022. 704 с.
13. Гупта К., Гардж Р., Чадха Р. Машинное проектирование СВЧ устройств / Пер с англ. М.: Радио и связь. 1987. 432 с.
14. Малышев В.А., Червяков Г.Г., Лабынцев В.А. Основы электродинамики и микроволновой техники. Учебное пособие. Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ. 2008. 596 с.
15. Клюев С.Б., Нефедов Е.И., Потапов А.А. Симметричная щелевая линия с диэлектрической вставкой / Десятая всерос. конф. «Необратимые процессы в природе и технике». Тр. в 3 ч. Москва, 29–31 января 2019 г. Ч. 1. С. 39–41.
16. Klyuev S.B., Nefyodov E.I. and Potapov A.A. Symmetrical slot line with a dielectric insert in the slot. Journal of Physics: Conf. Ser. 2019. V. 1348. No 012015. 5 p. doi: 10.1088/1742-6596/1348/1/012015
17. Фомин Д.Г., Дударев Н.В., Даровских С.Н. Частотно-перестраиваемое устройство на основе многослойного полосково-щелевого перехода и его применение для измерения диэлектрических свойств материалов // Ural Radio Engineering Journal. 2021; 5(3):225–238. DOI: 10.15826/urej.2021.5.3.002
18. ТУ 6366-000-07593894-2013. Подложка. Технические условия.
19. Клюев С.Б., Демшевский В.В. Электродинамическое моделирование многослойного перехода для интегральных схем СВЧ // Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника. 2023. Вып. 3 (559). С. 96–101.
20. Нефедов Е.И., Козловский В.В., Згурский А.В. Микрополосковые излучающие и резонансные устройства. Киев: Тэхника. 1990. 158 с.
21. Нефедов Е.И., Саидов А.С., Тагилаев А.Р. Широкополосные микрополосковые управляющие устройства СВЧ. М.: Радио и связь. 1994. 168 с.
22. Клюев С.Б., Нефёдов Е.И., Черникова Т.Ю. Согласующий переход между несимметричными щелевой и рёберно-диэлектри­ческой линией // Автоматизация и современные технологии. 2010. № 8. С. 3–6.
23. https://products.rosenberger.com/_ocassets/db/19S202-40ML5.pdf
24. Джуринский К., Сотников А. Радиочастотные соединители SMC и SSMC // СВЧ электроника. 2016. № 1. С. 10–14.
25. www.hubersuhner.com / HUBER+SUHNER® DATA SHEET Coaxial Cable: EZ_86_TP_M17
26. Джуринский К., Батаев В., Легенкин С., Левашов М. Соединители SMP. Основные типы, параметры и применение // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2015. № 6(00146). С. 1–8.