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

1–3 АО «НПП «Исток» им. Шокина» (г. Фрязино, Московская обл., Россия)
4 ФГБОУ ВО «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 СВЧ-устройств, 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. Методом конечных элементов разработана математическая модель щелевой линии со смещением центра щели и выбрано наилучшее положение щели в данной волноведущей структуре. Расчетным численным методом конечных элементов получены зависимости S-параметров в диапазоне частот 5,0–14,0 ГГц, характеристики различных вариантов линий передачи: симметричной щелевой линии и 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 которого установлена практическая идентичность решения электродинамической задачи для данной линии как численным методом, так и практическим способом. Подтверждена целесообразность применения щелевой линии со смещением центра щели в качестве базовых элементов, например, интегральных схем, устройств и других компонентов СВЧ, а также в печатных антеннах.

Практическая значимость. Полученные результаты исследования позволили создать многослойный переход на основе двух типов линий передачи, который будет использован при создании базовых элементов в процессе разработки новых конструкций приемопередающих модулей АФАР с улучшенными электрическими и массогабаритными характеристиками, что даст возможность решить несколько важных задач техники СВЧ и КВЧ: повысить степень миниатюризации, электромагнитной совместимости, а также экономичность и надежность производства узлов интегральных схем и т.д.

Клюев С.Б., Иовдальский В.А., Демшевский В.В., Марин В.П. Исследование характеристик щелевой линии со смещением щели к краю диэлектрической подложки // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2024. Т. 16. № 1. С. 39–49. DOI: https://doi.org/10.18127/j22250980-202401-03

1. Гвоздев В.И., Нефедов Е.И. Объемные 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. / Под ред. Ю.В. Пименова: Учеб. пособие для вузов. М.: Радио и связь. 2000. 536 с.
4. Демшевский В.В., Богачев И.А. Влияние способа возбуждения на характеристики микрополосковой патч-антенны Х-диапазона / VIII Всеросс. науч.-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. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202104-15.
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. Учебн. пособие для вузов. Изд. 2-е. М.: Наука. 1987. 288 с.
11. Григорьев А.Д. Электродинамика и техника СВЧ: Учебник для вузов по спец. «Электронные приборы и устройства». 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: Учеб. 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 всероссийская конференция «Необратимые процессы в природе и технике», труды в 3 ч. Москва, 29–31 января 2019 г. Ч.1. С. 39–41.
16. Klyuev S.B., Nefyodov E.I., Potapov A.A. Symmetrical slot line with a dielectric insert in the slot. Journal of Physics: Conf. Ser. 2019. V. 1348. № 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. V. 5(3). P. 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., Нефедов Е.И., Черникова Т.Ю. Согласующий переход между несимметричными щелевой и реберно – 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.