А.В. Останков – д.т.н., доцент, профессор, 

кафедра радиотехники, 

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет» (г. Воронеж, Россия) 

Researcher ID: C-7543-2016, Scopus ID: 7004240250, ORCID: 0000-0002-2039-4081

E-mail: avostankov@mail.ru

В.Н. Кострова – д.т.н., профессор,  кафедра систем автоматизированного проектирования и информационных систем, 

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет» (г. Воронеж, Россия)  Researcher ID: B-2777-2018, Scopus ID: 57191981074 

E-mail: kostrova_v@mail.ru

Н.Н. Щетинин – преподаватель,  кафедра основ радиотехники и электроники, Воронежский институт ФСИН России (г. Воронеж, Россия)  E-mail: nikita.shetinin@mail.ru

К.А. Разинкин – д.т.н., доцент, профессор, кафедра систем информационной безопасности, 

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет» (г. Воронеж, Россия)  Researcher ID: P-4879-2015, Scopus ID: 6508383606, ORCID: 0000-0002-2032-3777 E-mail: mnac@comch.ru

Постановка проблемы. К современным микрополосковым УВЧ- и СВЧ-устройствам предъявляется ряд противоречивых требований. С одной стороны, их габаритные размеры должны быть минимальными, с другой стороны миниатюризованные устройства должны гарантировать заданные технические показатели. В ряде случае дополнительно требуется обеспечить расширение функциональных возможностей устройства, обеспечение его частотной многофункциональности, увеличение полосы рабочих частот. Не являются исключением и микрополосковые направленные ответвители, получившие широкое применение в диаграммообразующих схемах фазированных антенных решеток, балансных смесителях, устройствах сложения и деления мощности.

Цель работы. Предложить авторские разработки в области миниатюризации микрополосковых двухшлейфных направленных ответвителей и использованные при этом подходы.

Результаты. Представлены оригинальные топологии микрополосковых двухшлейфных направленных ответвителей для коротковолновой части УВЧ-диапазона и длинноволновой части СВЧ-диапазона, отличающиеся от традиционной топологии существенно сниженными габаритными размерами. Эффект миниатюризации достигается за счет замены традиционных четвертьволновых шлейфов малоразмерными шлейфами. Шлейфы реализуются на основе Т-образных секций со встречноштыревыми структурами, искусственных длинных линий в виде сочетания меандровых линий и встречно-штыревых структур, системы разомкнутых на конце резонаторов. Установлено, что использованные подходы к миниатюризации позволяют достичь выигрыша по площади, занимаемой топологией ответвителя, на 70−85% относительно традиционной топологии. Все разработанные модификации ответвителей сопровождаются результатами электромагнитного моделирования в виде частотных зависимостей коэффициента отражения, рабочего затухания, переходного ослабления и развязки, а также разности фаз сигналов на основном и вспомогательном выходах. Отмечено, что частотные характеристики разработанных ответвителей характеризуются несколько большими отклонениями от идеализированных значений.

Практическая значимость. Применение использованных подходов к миниатюризации позволит обеспечить существенное сокращение площади топологии направленных ответвителей при несущественном ухудшении их технических показателей.

Останков А.В., Кострова В.Н., Щетинин Н.Н., Разинкин К.А. Модификации направленных ответвителей с малоразмерными шлейфами нестандартной конфигурации // Радиотехника. 2020. Т. 84. № 6(12). С. 49−57.  DOI: 10.18127/j00338486-202006(12)-09.

1. Гвоздев В.И., Нефедов Е.И. Объемные интегральные схемы СВЧ. М.: Наука. 1985. 256 с.
2. Jeong Y.S., Kim T.W. Design and analysis of swapped port coupler and its application in a miniaturized Butler matrix // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2010. V. 58. P. 764−770.
3. Nedil М., El Cafsi M.A., Denidni T.A., Gharsallah A. Novel UWB CB-CPW butler matrix for wireless applications // IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium. Memphis. 2014. P. 1800−1801.
4. Letavin D.A. Miniature microstrip branch line coupler with folded artificial transmission lines // AEU − International Journal of Electronics and Communications. 2019. V. 99. P. 8−13.
5. Летавин Д.А. Миниатюрные конструкции микрополосковых мостовых устройств // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2016. № 18. С. 917-921.
6. Wang Ch.-W, Ma T.-Gh., Yang C.-Fa. A new planar artificial transmission line and its applications to a miniaturized butler matrix // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2007. V. 55. № 12. P. 2792–2801.
7. Lian G., Wang Z., He Z. A new miniaturized microstrip branch-line coupler with good harmonic suppression // Progress In Electromagnetics Research Letters. 2017. V. 67. P. 61–66.
8. Останков А.В., Щетинин Н.Н. Микрополосковые направленные ответвители УВЧ- и СВЧ-диапазонов // Радиостроение. 2017. № 5. С. 1−37.
9. Щетинин Н.Н., Останков А.В., Воробьева Е.И. Математическая модель для проектирования микрополоскового направленного ответвителя на квазисосредоточенных элементах // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2014. Т. 10. № 3-1. С. 66–70.
10. Мезин Н.А., Щетинин Н.Н., Никитин К.С. Малогабаритный модифицированный микрополосковый направленный ответвитель // Сб. материалов Всерос. научно-практич. конф. «Актуальные проблемы деятельности подразделений УИС» (г. Воронеж). 2017. С. 194−196.
11. Щетинин Н.Н., Останков А.В., Мельник В.А. Реализация планарного элемента топологии микрополоскового устройства по заданной емкости в схеме замещения // Сб. трудов XXV Междунар. научно-технич. конф. «Радиолокация, навигация, связь». Т. 6. Воронеж: Издательский дом ВГУ. 2019. С. 50−55.
12. Останков А.В., Щетинин Н.Н. Микрополосковый направленный ответвитель, выполненный на основе отрезков искусственных длинных линий // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Сер. Естественные и технические науки. 2016. № 1. С. 23−25.
13. Щетинин Н.Н., Останков А.В. Диаграммообразующая схема для антенной решетки диапазона 450 МГц на малоразмерных направленных ответвителях // Сб. докладов Всерос. научно-технич. конф. «Антенны и распространение радиоволн». СПб. 2018. С. 126−130.
14. Klygach D.S., Vakhitov M.G., Suvorov P.V., Zherebtsov D.A., Trukhanov S.V., Kozlovskiy A.L., Zdorovets M.V., Trukhanov A.V. Magnetic and microwave properties of carbonyl iron in the high frequency range // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2019. V. 490. Art. 165493.
15. Калинин Ю.Е., Останков А.В., Щетинин Н.Н. Микрополосковый двухшлейфный направленный ответвитель со специальными характеристиками // Радиотехника. 2016. № 6. С. 44−49.
16. Щетинин Н.Н., Останков А.В., Воробьева Е.И. Двухдиапазонный микрополосковый направленный ответвитель с двумя типами направленности // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2014. Т. 10. № 4. С. 86−87.