Согласование микрополосковых преобразователей магнитостатических волн

На правах рукописи

БАБИЧЕВ ВИКТОР РУДОЛЬФОВИЧ

СОГЛАСОВАНИЕ МИКРОПОЛОСКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ МАГНИТОСТАТИЧЕСКИХ ВОЛН

01.04.03 - радиофизика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата физико-математических наук

Ростов-на-Дону

2008

Работа выполнена на кафедре прикладной электродинамики и компьютерного моделирования физического факультета Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет».

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор .

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор ,

доктор физико-математических наук,

доцент .

Ведущая организация: ФГУП “РНИИРС”, г. Ростов-на-Дону.

Защита состоится “____” ____________ 2008 г. в 1530 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.208.10 в Южном федеральном университете г. Ростов-на-Дону, ул. Зорге, 5, Южный федеральный университет, физический факультет, ауд. 247.

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке Южного федерального университета по адресу: г. Ростов-на-Дону, .

Автореферат разослан ­­ “____” ____________ 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.208.10,

доктор физико-математических наук,

профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время ведутся интенсивные исследования в области спинволновой электроники СВЧ, целью которых является создание устройств обработки сигналов в диапазоне СВЧ в реальном масштабе времени. Показано, что на основе магнитостатических волн (МСВ), распространяющихся в намагниченной ферритовой пленке (ФП), возможно создание линий задержки, электрически перестраиваемых полосно-пропускающих и полосно-заграждающих фильтров, фильтров с переменной полосой, перестраиваемых генераторов. Указанные устройства могут быть использованы для обработки сигналов, в спутниковом телевидении, фазированных антенных решетках, для СВЧ контроля состояния природной среды и т. п. Использование спинволновых приборов в подобных радиоэлектронных системах весьма перспективно в отношении качественного совершенcтвования их функциональных возможностей.

Преобразователи МСВ являются неотъемлемой частью любого спинволнового устройства и в большинстве случаев определяют его основные характеристики (например, амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) и вносимые потери фильтров).

Наиболее перспективными в настоящее время являются преобразователи поверхностных МСВ (ПМСВ) и прямых объемных МСВ (ПОМСВ), для которых решена проблема термостабильности.

Однако, при разработке спинволновых устройств на ПМСВ и ПОМСВ возникает проблема согласования преобразователей с подводящими линиями передачи.

Для ее решения необходимо: а) уметь рассчитывать импеданс излучения планарной линии, являющейся основой преобразователя; б) построить эквивалентную схему преобразователя и вычислить его входное сопротивление; в) по характеру частотной зависимости входного сопротивления преобразователя найти согласующую цепь, позволяющую уменьшить коэффициент стоячей волны напряжения (КСВН) в рабочей полосе устройства.

В настоящее время наиболее изучены закономерности возбуждения ПМСВ микрополосковыми линиями (МПЛ) [Л1-Л2], отрезки которых наиболее часто применяются в качестве преобразователей спинволновых устройств.

Сопротивление излучения МПЛ, возбуждающей ПОМСВ, обычно рассчитывается в приближении однородного распределения тока [Л3].

При расчете входного сопротивления преобразователей ПМСВ и ПОМСВ используют эквивалентные схемы преобразователей. Исследованию эквивалентных схем преобразователей МСВ посвящено значительное количество работ, из которых можно выделить [Л4], где эквивалентные схемы представлены в наиболее полном виде. Однако, в большинстве публикаций рассматриваются эквивалентные схемы короткозамкнутых преобразователей, полученные из выражения для входного сопротивления в предположении малости длины преобразователя, по сравнению с длиной электромагнитной волны (ЭМВ), и малых потерь на преобразование ЭМВ в МСВ, что является достаточно грубым приближением для расчета спинволновых устройств.

И, наконец, непосредственно согласование преобразователя ПМСВ с подводящей линией рассмотрено в единственной работе [Л5], где приведены экспериментальные результаты без каких-либо расчетов.

Необходима разработка в магнитостатическом приближении такого метода расчета импеданса излучения планарных преобразователей МСВ, который описывает реальные процессы возбуждения МСВ и соответствует эксперименту. Нужна также обобщенная эквивалентная схема преобразователя, позволяющая с помощью импеданса излучения с достаточной для практики точностью рассчитать входное сопротивление преобразователя. И, наконец, с учетом частотных зависимостей активной и реактивной составляющих входного сопротивления преобразователей МСВ необходимо рассмотреть простейшие согласующие цепи, которые позволяют в большей части рабочей полосы уменьшить входной КСВН устройства

Целью работы является теоретическое исследование импеданса излучения микрополосковых линий, возбуждающих ПМСВ и ПОМСВ; построение эк­вивалентных схем и метода расчета входного сопротивления преобразователей ПМСВ и ПОМСВ, содержащих отрезки этих линий, и разработка методов расчета согласующих цепей для этих преобразователей МСВ.

Научная новизна диссертационной работы определяется поставленными задачами, разработанными методами их решения, впервые полученными результатами и состоит в следующем:

·  В магнитостатическом приближении решена задача расчета сопротивления излучения планарной линии, возбуждающей МСВ в многослойной структуре металл-диэлектрик-феррит-диэлектрик-металл (МДФДМ - структуре) при произвольном направлении подмагничивающего поля, где система планарных проводников представлена в виде известного распределения плотности поверхностного тока.

·  Исследованы частотные зависимости импеданса излучения микрополосковой линии, возбуждающей поверхностные магнитостатические волны в структуре диэлектрик-феррит-диэлектрик-металл (ДФДМ-структуре), с учетом влияния намагниченной ферритовой пленки на токораспределение в полосковом проводнике.

·  Предложен метод расчета одиночных согласующих шлейфов и метод расчета согласующих цепей для преобразователей магнитостатических волн, у которых активная и реактивная составляющие входного сопротивления изменяются с частотой.

·  Проведен расчет входного сопротивления широкополосных микрополосковых преобразователей поверхностных и прямых объемных магнитостатических волн. Найденные расчетные значения активной и реактивной частей входного сопротивления хорошо совпадают с экспериментальными значениями и использованы для синтеза простейшей согласующей цепи, содержащей короткозамкнутый или разомкнутый на конце шлейф, значительно уменьшающий входной КСВН преобразователя.

·  Показано, что для расчета реактанса излучения микрополосковой линии, возбуждающей низшую моду прямой объемной магнитостатической волны в структуре диэлектрик-феррит-диэлектрик-металл (ДФДМ-структуре), допустимо использовать преобразование Гильберта от сопротивления излучения микрополосковой линии.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Метод расчета планарных преобразователей, возбуждающих МСВ в многослойной МДФДМ-структуре при произвольном направлении приложенного постоянного магнитного поля, в котором планарный преобразователь представлен в виде некоторого известного распределения плотности поверхностного тока в системе планарных проводников.

2. Модель эквивалентной двухпроводной линии, позволяющая рассматривать процессы возбуждения МСВ электромагнитной волной, распространяющейся в планарных линиях передачи, содержащих намагниченную ФП. Получены выражения для входного сопротивления короткозамкнутого отрезка линии, содержащей полосковые проводники и намагниченную ФП, без ограничений на длину преобразователя, по сравнению с длиной электромагнитной волны, и величину потерь на преобразование ЭМВ в МСВ.

3. Метод расчета одиночных согласующих шлейфов, позволяющих уменьшить входной КСВН преобразователей магнитостатических волн. Получены выражения для длин короткозамкнутого и разомкнутого шлейфов и расстояния от места их подключения до входа преобразователя, позволяющих обеспечить согласование преобразователя с подводящей линией передачи, которые могут быть использованы при проектировании фильтров и линий задержки на магнитостатических волнах.

4. Метод расчета согласующих цепей для преобразователей магнитостатических волн, у которых активная и реактивная составляющие входного сопротивления изменяются с частотой. Найдены выражения для распределенных элементов согласующей цепи, обеспечивающей согласование в широкой полосе частот преобразователя с подводящей линией передачи.

5. Совокупность новых теоретических результатов, полученных при анализе расчетных зависимостей импеданса излучения ПМСВ и ПОМСВ в МДФД-структуре МПЛ, и ряд выявленных закономерностей в формировании частотных зависимостей сопротивления излучения.

Обоснованность и достоверность полученных в диссертации результатов определяется как использованием строгих современных методов расчета, так и согласием основных теоретических положений с результатами экспериментов.

Практическая значимость диссертационной работы заключается в разработке программ расчета импеданса излучения микрополосковых линий с намагниченной ферритовой пленкой, расчета входного сопротивления короткозамкнутых микрополосковых преобразователей ПМСВ и ПОМСВ и расчета согласующих цепей, обеспечивающих согласование в рабочей полосе частот преобразователя с подводящей линией передачи.

Эти программы можно использовать для минимизации КСВН широкого класса многофункциональных СВЧ устройств на основе микрополосковой линии передачи с намагниченной ферритовой пленкой. Разработанный метод расчета входного сопротивления микрополосковых преобразователей ПМСВ и ПОМСВ, позволяющий рассчитывать АЧХ устройства, и созданные программы расчета преобразователей могут быть использованы при разработке и оптимиза­ции параметров приборов спинволновой электроники СВЧ.

Практическую ценность представленных результатов повышает тот факт, что некоторые результаты работы включены в рабочие программы лекционных курсов и специальных практикумов, входящих в учебный план физического факультета Южного федерального университета.

Апробация диссертационной работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на следующих научно-технических конференциях:

·  Международная научно-техническая конференция «Излучение и рассеяние электромагнитных волн» (ИРЭМВ - 2005), Таганрог, Россия, 20-25 июня 2005 г.;

·  15-я Международная Крымская конференция “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии”. Севастополь, Крым, Украина, 12-16 сентября 2005 г.;

·  III Всероссийская научная конференция “Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах”. Анапа. 2-5 октября 2006 г.;

·  Международная научно-техническая конференция «Излучение и рассеяние электромагнитных волн» (ИРЭМВ-2007), Таганрог, Россия, 25-30 июня 2007 г.;

·  Международная научно-техническая конференция “Проблемы безопасности морского судоходства, технической и коммерческой эксплуатации морского транспорта”. Новороссийск. 14-17 сентября 2007 г.;

·  XV международная конференция “Радиолокация и радиосвязь”. Москва-Фирсановка. 7-11 ноября 2007 г.;

·  Международная научно-техническая конференция “Актуальные проблемы электронного приборостроения” АПЭП-2008. Саратов. 24-25 сентября 2008 г.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 13 печатных работах. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК, 7 текстов докладов в сборниках трудов международных научно-технических конференций.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Она содержит 159 страниц текста, включающие 30 рисунков, 2 таблицы и список литературы, включающий 124 наименования.

Во введении дан обзор литературы по вопросам, рассмотренным в оригинальных главах диссертации, обоснованы актуальность выбранного направления исследования, сформулированы цель работы и задачи, которые решаются в диссертации, кратко изложено содержание диссертации, приведены сведения об апробации результатов работы и перечислены положения, выносимые на защиту.

В первой главе в разделе 1.1. рассматривается известная эквивалентная схема преобразователя в виде короткозамкнутого отрезка линии передачи (модель ЛП). Отмечаются недостатки данной модели и ее ограничения.

Вместо модели ЛП, в разделе 1.2 для расчета входного сопротивления разнообразных планарных преобразователей предложено использовать модель эквивалентной двухпроводной линии, позволяющей рассматривать процессы возбуждения МСВ с помощью электромагнитной волны (ЭМВ), распространяющейся в планарных линиях передачи, содержащих ферритовую пленку (ФП).

Использование для расчета входного сопротивления преобразователя предложенной модели эквивалентной двухпроводной линии с комплексными характеристическим сопротивлением Zc и постоянной распространения gp предполагает умение точно рассчитывать импеданс излучения планарной линии, состоящий из сопротивления излучения Rm и реактанса излучения Xm=wLm. Достоверность расчета реактанса излучения Xm с помощью преобразования Гильберта от сопротивления излучения Rm пока не доказана.

Во второй главе в разделе 2.1 изложен метод расчета планарных преобразователей, возбуждающих МСВ в многослойной МДФДМ-структуре при произвольном направлении приложенного постоянного магнитного поля, в котором планарный преобразователь представлен в виде некоторого известного распределения плотности поверхностного тока в системе планарных проводников (рис. 1).

В разделе 2.2 для структуры с одним удаленным экраном (рис. 2) в случае, когда планарные проводники преобразователя расположены на поверхности ферритовой пленки и приложенное постоянное магнитное поле параллельно этим проводникам, найдено в явной форме выражение для сопротивления излучения единицы длины преобразователя ПМСВ, содержащего произвольную систему бесконечно протяженных полосковых проводников, для которой известно распределение плотности тока и которая расположена между пленкой и экраном.

Рис. 1. Рис. 2.

В разделе 2.3 предложен приближенный метод расчета сопротивления излучения преобразователей ПМСВ, распространяющихся в многослойной МДФД-структуре при направлении приложенного постоянного магнитного поля вдоль проводников, лежащих на поверхности ферритовой пленки, и образующих произвольную систему проводников, для которой известно распределение плотности тока и которая расположена на стороне пленки, свободной от экрана (рис. 3).

Рис. 3. Рис. 4. Рис. 5.

В разделе 2.4 предложен приближенный метод расчета сопротивления излучения преобразователей ПОМСВ, распространяющихся в многослойной МДФД-структуре при направлении приложенного постоянного магнитного поля перпендикулярно плоскости проводников, лежащих на некотором расстоянии от поверхности ферритовой пленки и образующих произвольную систему проводников, для которой известно распределение плотности тока (рис. 4).

В разделе 2.5 описан точный метод расчета импеданса излучения микрополосковых преобразователей ПМСВ (рис. 5) для проектирования МСВ устройств, содержащих микрополосковые преобразователи, с достаточной для практики точностью.

Третья глава посвящена методам согласования микрополосковых преобразователей магнитостатических волн. В разделе 3.1 предложен метод расчета одиночных согласующих шлейфов, позволяющих уменьшить входной КСВН преобразователей магнитостатических волн. Получены выражения для длин короткозамкнутого и разомкнутого шлейфов и расстояния от места их подключения до входа преобразователя, позволяющих обеспечить согласование преобразователя с подводящей линией передачи, которые могут быть использованы при проектировании фильтров и линий задержки на магнитостатических волнах.

В разделе 3.2 предложен метод расчета согласующих цепей для преобразователей магнитостатических волн, у которых активная и реактивная составляющие входного сопротивления изменяются с частотой [Л6, Л7]. Приведены выражения для распределенных элементов согласующей цепи, обеспечивающей согласование в широкой полосе частот преобразователя с подводящей линией передачи. Рассмотрены примеры расчета согласующих цепей для преобразователей магнитостатических волн.

В четвертой главе результаты первых трех глав используются для расчета входных сопротивлений и согласующих цепей широкополосных микрополосковых преобразователей ПМСВ.

Рис. 6.

Приближенный расчет преобразователя (рис. 6, а), который используется в дисперсионных и бездисперсионных линиях задержки [Л4], проведен методами разделов 1.2 и 2.5. Точность определения входного сопротивления короткозамкнутого микрополоскового преобразователя ПМСВ (рис. 6, а) определяется точностью расчета погонного импеданса излучения микрополосковой линии с намагниченной ферритовой пленкой ЖИГ методом, описанным в разделе 2.5.

На рис. 7 сплошной и пунктирной линиями построены рассчитанные для описанного в работе [Л8] широкополосного микрополоскового преобразователя длины l = 2 мм при H0= 740 Э, 4pM=1740 Гс, w = 50 мкм, D = 10,5 мкм, h = 0,254 мм частотные зависимости Rml/2 и Xml/2, на которых соответственно кружками и крестиками отмечены полученные в данной работе экспериментальные значения этих величин. Видно, что расчетные зависимости импеданса излучения хорошо совпадают с экспериментальными, что позволяет получить достаточную точность при расчете входного сопротивления широкополосного микрополоскового преобразователя.

Рис. 7. Рис. 8.

На рис. 8 приведены характерные расчетные частотные зависимости активной Ri и реактивной Xi составляющих входного сопротивления Zi короткозамкнутого микрополоскового преобразователя, изображенного на рис. 6, а, длины l = 2 мм при H0 = 740 Э, 4pM = 1740 Гс, w = 30 мкм, D = 12 мкм, h = 0,254 мм.

Оптимальную цепь для согласования такого преобразователя с 50-омной микрополосковой линией во всей рабочей полосе 3,8 ¸ 4,3 ГГц рассчитать достаточно сложно. Но простую согласующую цепь, изображенную на рис. 6, а, можно рассчитать методом раздела 3.1. На рис. 6 изображен только разомкнутый шлейф, в случае короткозамкнутого шлейфа открытый конец соединяется с расположенной на обратной стороне диэлектрической подложки заземленной плоскостью.

Рис. 9.

На рис. 9 представлены расчетные частотные зависимости КСВН микрополоскового преобразователя ПМСВ без согласующего элемента (1) и с рассчитанными согласующими короткозамкнутым (2) и разомкнутым (3) шлейфом. Из рисунка видно, что использование шлейфа значительно уменьшает входной КСВН преобразователя ПМСВ не только на расчетной частоте согласования f0 = 4,05 ГГц, а в полосе частот 3,9 ¸ 4,3 ГГц.

Приближенный расчет преобразователя (рис. 6, б), который используется в дисперсионных линиях задержки и широкополосных фильтрах [Л4], проведен методами разделов 1.2 и 2.3 и подраздела 4.2.2.1, в котором приведен метод вычисления реактанса излучения микрополосковой линии.

На рис. 10 для преобразователя, изображенного на рис. 6, б и исследованного в работе [Л9], приведены расчетные зависимости входного сопротивления , а кружками и крестиками представлены результаты эксперимента [Л9]. Существенное отличие расчетных значений Ri от экспериментальных на высокочастотном краю диапазона возбуждения обусловлено использованием однородного токораспределения на полоске, не учитывающего влияния намагниченной ферритовой пленки.

Видно, что имеется удовлетворительное совпадение расчетных кривых с экспериментальными точками, что позволяет использовать данную методику также для приближенного расчета АЧХ широкополосных линий задержки и фильтров.

Рис. 10.

Рис.11.

Методом раздела 3.1 можно рассчитать согласующую цепь, изображенную на рис. 6, б. На рис. 11 представлены расчетные частотные зависимости КСВН микрополоскового преобразователя ПМСВ (рис. 6, б) без согласующего элемента (1) и с рассчитанным по теоретическим кривым рис. 10 согласующими короткозамкнутым (2) и разомкнутым (3) шлейфом.

Из рисунка видно, что использование короткозамкнутого шлейфа значительно уменьшает входной КСВН преобразователя ПМСВ не только на расчетной частоте согласования f0 = 3,0 ГГц, а практически во всей полосе частот. Разомкнутый на конце микрополоскового шлейф улучшает согласование в более узкой полосе частот, а потому в данном случае менее предпочтителен.

В пятой главе исследуется входное сопротивление микрополосковых преобразователей прямых объемных магнитостатических волн.

Приближенный расчет преобразователя ПОМСВ (рис.12), применяемого в дисперсионных и бездисперсионных линиях задержки, проведен методами раздела 2.4 и подраздела 1.2.2.

Рис. 12. Рис. 13.

Для определения входного сопротивления короткозамкнутого микрополоскового преобразователя ПОМСВ, изображенного на рис. 12, предварительно рассчитан погонный импеданс излучения микрополосковой линии с намагниченной ферритовой пленкой ЖИГ. На рис. 13 построены рассчитанные по формулам раздела 2.4 частотные зависимости сопротивления излучения Rm+ микрополосковой линии, возбуждающей ПОМСВ, распространяющиеся в положительном направлении с волновыми числами k+ при H0 = 2250 Э, 4pM = 1750 Гс, w = 46,4 мкм, D = 10 мкм, h = 254 мкм. Кривая с n = 0 соответствует низшей моде, а кривые с n = 1 и n = 2 – первым двум высшим модам.

Видно, что в частотном диапазоне первого (основного) лепестка низшей моды 1,4 – 2,2 ГГц, расчетные значения сопротивления излучения МПЛ, возбуждающей высшие моды ПОМСВ с n ³ 1, много меньше значения сопротивления излучения Rm+ МПЛ, возбуждающей низшую моду с n = 0. Следовательно, при расчетах можно ограничиться рассмотрением только этой низшей моды.

На рис. 14 представлены частотные зависимости сопротивления излучения Rm = Rm+ + Rm- микрополосковой линии, возбуждающей низшие моды ПОМСВ, при H0 = 5000 Э, 4pM = 1776 Гс, D = 45 мкм, h = 254 мкм при различной ширине проводника микрополосковой линии w = 30 мкм (1), 60 мкм (2), 120 мкм (3) и 240 мкм (4). Наиболее узкому проводнику с w = 30 мкм (кривая 1) соответствует широкая полоса возбуждения ПОМСВ, а широкому проводнику с w = 240 мкм (кривая 4) – сравнительно узкая полоса.

Рис. 14. Рис. 15.

На рис. 14 представлены также частотные зависимости реактанса излучения Xm микрополосковой линии, вычисленные с помощью преобразования Гильберта от сопротивления излучения Rm. Так как адекватность такого расчета реактанса излучения не доказана, то требуется подтверждение путем сравнения с результатами, полученными непосредственным вычислением Xm. Для сравнения на рис.15 сплошной кривой 1 построены частотные зависимости импеданса излучения, рассчитанные точным методом работы [Л10], а пунктирной кривой 2 представлены рассчитанные методом раздела 2.4 частотные зависимости сопротивления излучения Rm и реактанса излучения Xm микрополосковой линии, вычисленного с помощью преобразования Гильберта. Следует обратить внимание на хорошее совпадение Xm в частотной области, где значения Rm у сплошной и пунктирной кривой совпадают. Это говорит о допустимости использования преобразования Гильберта для вычисления реактанса излучения Xm по сопротивлению излучения Rm для ПОМСВ.

Рис. 16.

На рис. 16 построена частотная зависимость Rm микрополосковой линии, описанной в работе [Л11]. Кружками отмечены полученные в данной работе экспериментальные результаты. Видно, что расчетные значения сопротивления излучения микрополосковой линии, возбуждающей ПОМСВ, хорошо совпадают с экспериментальными, что позволяет получить достаточную точность при расчете входного сопротивления широкополосного микрополоскового преобразователя ПОМСВ. На рис. 17 приведены характерные расчетные частотные зависимости активной Ri и реактивной Xi составляющих входного сопротив-ления Zi короткозамкнутого микрополоскового

преобразователя, изображенного на рис. 12, длины l = 1 мм при H0= 5000 Э, 4pM = 1776 Гс, w = 30 мкм, D = 45 мкм, h = 254 мкм.

Методом раздела 3.1 можно рассчитать согласующую цепь, изображенную на рис. 12.

Рис. 17.

Рис. 18.

На рис. 18 представлены расчетные частотные зависимости КСВН микрополоскового преобразователя ПОМСВ без согласующего элемента (1) и с рассчитанными согласующими короткозамкнутым (2) и разомкнутым (3) шлейфом. Из рисунка видно, что использование шлейфа значительно уменьшает входной КСВН преобразователя ПМСВ не только на расчетной частоте согласования f0 = 10 ГГц, а в широком диапазоне частот. Так, величина КСВН < 2 достигается при короткозамкнутом шлейфе в полосе частот 9,188 ¸ 10,448 ГГц, а при разомкнутом шлейфе - в полосе частот 9,688 ¸ 10,314 ГГц. Разомкнутый на конце микрополосковый шлейф улучшает согласование в более узкой полосе частот.

Представленные в главе результаты показывают эффективность метода расчета согласующих цепей, позволяющих уменьшить входной КСВН преобразователей ПОМСВ.

Каждый раздел диссертации завершается выводами, отражающими основные результаты представленных в нем исследований.

В заключении сформулированы основные результаты работы и общие выводы.

Основные результаты и выводы диссертационной работы.

Основные выводы по результатам проведенной в настоящей работе разработке метода расчета преобразователей МСВ, а также разработке эквивалентных схем преобразователей, методов расчета их входного сопротивления и методов расчета согласующих цепей к ним заключаются в следующем:

1.  Представлена модель эквивалентной двухпроводной линии, позволяющая рассматривать процессы возбуждения МСВ ЭМВ, распространяющейся в планарных линиях передачи, содержащих ФП. Получены выражения для входного сопротивления короткозамкнутого отрезка линии, содержащей ПП и ФП, без ограничений на длину преобразователя, по сравнению с длиной ЭМВ и величину потерь на преобразование ЭМВ в МСВ.

2.  Предложен приближенный метод расчета сопротивления излучения преобразователей магнитостатических волн, распространяющихся в многослойной МДФДМ-структуре при произвольном направлении приложенного постоянного магнитного поля, содержащих поверхность с известным распределением плотности тока.

3.  Предложен метод расчета одиночных согласующих шлейфов, позволяющих уменьшить входной КСВН преобразователей магнитостатических волн. Получены выражения для длин короткозамкнутого и разомкнутого шлейфов и расстояния от места их подключения до входа преобразователя, позволяющих обеспечить согласование преобразователя с подводящей линией передачи, которые могут быть использованы при проектировании фильтров и линий задержки на магнитостатических волнах.

4.  Предложен метод расчета согласующих цепей для преобразователей магнитостатических волн, у которых активная и реактивная составляющие входного сопротивления изменяются с частотой. Приведены выражения для распределенных элементов согласующей цепи, обеспечивающей согласование в широкой полосе частот преобразователя с подводящей линией передачи.

5.  Предложен приближенный метод расчета входного сопротивления широкополосных микрополосковых преобразователей ПМСВ. Найденные расчетные значения активной и реактивной частей входного сопротивления хорошо совпадают с экспериментальными значениями. Расчетные значения активной и реактивной частей входного сопротивления позволяют синтезировать согласующую цепь, содержащую короткозамкнутый или разомкнутый на конце шлейф, значительно уменьшающую входной КСВН преобразователя.

6.  Предложен приближенный метод расчета входного сопротивления широкополосных микрополосковых преобразователей ПОМСВ. Найденные значения активной и реактивной частей входного сопротивления позволяют рассчитать согласующую цепь с короткозамкнутым или разомкнутым на конце шлейфом, значительно уменьшающую входной КСВН преобразователя.

7.  Представленные результаты показывают эффективность методов расчета согласующих цепей, позволяющих уменьшить входной КСВН преобразователей ПМСВ и ПОМСВ.

Личный вклад соискателя. Автор принимал непосредственное участие в разработке эквивалентных схем преобразователей и согласующих цепей к ним, методов расчета импеданса излучения микрополосковых линий. Им разработаны представленные в работе методики, алгоритмы и программные средства. Автором проведены все представленные в работе расчеты и исследования.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Бабичев согласующих элементов для преобразователей магнитостатических волн. // Сб. тез. 11 Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых. Екатеринбург, 2005. С. 451.

2. , , Бабичева согласующих элементов для преобразователей магнитостатических волн. // Труды международной научной конференции, “Излучение и рассеяние ЭМВ”, Таганрог: Изд-во ТРТУ. 2005. С. 58-59.

3. , , Бабичева согласующих элементов для преобразователей магнитостатических волн. // Электромагнитные волны и электронные системы. 2005. Т.10. № 5. С. 21-23.

4. , , Бабичева преобразователей магнитостатических волн. // Материалы 15-й Международной Крымской конференции “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии”. 2005. Севастополь, Крым, Украина. С. 535-536.

5. , Синявский преобразователей магнитостатических волн с частотнозависимым входным сопротивлением. Материалы III Всероссийской научной конференции “Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах”. 2006. Анапа. С. 160-161.

6. , , Бабичева согласующих цепей для преобразователей магнитостатических волн. // Электромагнитные волны и электронные системы. 2006. Т.11. №7. С. 4-9.

7. , , Бабичева сопротивление микрополосковых преобразователей поверхностных магнитостатических волн. // Труды международной научной конференции “Излучение и рассеяние ЭМВ”. 2007. Таганрог. Изд-во ТТИ ЮФУ. С. 77-81.

8. , , Бабичева сопротивление микрополосковых преобразователей поверхностных магнитостатических волн. // Электромагнитные волны и электронные системы. 2007. Т.12. № 6. С.35-40.

9. , , Зубков микрополосковых преобразователей поверхностных магнитостатических волн. // Труды XV международной конференции “Радиолокация и радиосвязь”. 2007. Москва-Фирсановка. С. 59-68.

10. , , Зубков микрополосковых преобразователей поверхностных магнитостатических волн. // Материалы первой международной научно-технической конференции “Проблемы безопасности морского судоходства, технической и коммерческой эксплуатации морского транспорта”. 2007. Новороссийск. С. 324-326.

11. , , Бабичева сопротивление микрополосковых преобразователей прямых объемных магнитостатических волн. // Электромагнитные волны и электронные системы. 2008. Т.13. № 7. С. 67-70.

12. , , Бабичева микрополосковых преобразователей прямых объемных магнитостатических волн. // Материалы международной научно-технической конференции “Актуальные проблемы электронного приборостроения” АПЭП-2008. Саратов. 24-25 сентября 2008 г.

13. , , ”Входное сопротивление микрополосковых преобразователей прямых объемных магнитостатических волн“. Труды XVI международной конференции “Радиолокация и радиосвязь”. 2008.

Цитируемая литература

Л1. Zagriadski S. V. and Choi S. Electrodynamic theory of multiport structures using magnetostatic waves in ferrite filmes and its applications. // IEEE Trans. Microwave Theory and Techn.. 2003, v. MTT-51. № 3. P. 744-751.

Л2. Freire M. J., Marques R. and Medina F. Insertion loss of magnetostatic surface wave transducers – transmission line model and experiment. // IEEE Trans. Microwave Theory and Techn.. 2003, v. MTT-51. № 10. P. .

Л3. Marcelli R., Koike T. Micromachined magnetostatic wave coupled resonators. // IEEE Trans. on Magnetics. 2005. Vol. 41, No. 10. P. .

Л4. Sethares J. C., Weinberg I. J. Magnetostatic wave transducers. // Circuits, Syst. and Sign. Processing. 1985. V. 4. № 1-2. P. 41-62.

Л5. Wahi P., Turski Z. Magnetostatic wave dispersive delay line. // IEEE Trans. Microwave Theory and Techn., 1982, v. MTT-30, № 11, р. .

Л6. , , Чивилева поверхностной магнитостатической волны копланарным преобразо­вателем. // ЖТФ. 1986. Т. 56. № 1. С. 149-160.

Л7. , Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. Т.1. М.: Связь, 19с.

Л8. Ganguly A. K., Webb D. C., Banks plex radiation impedance of microstrip excitied magnetostatic surface waves. // IEEE Trans. Microwave Theory and Techn. 1978. V. MTT - 26. № 6. P. 444-447.

Л9. Owens J. M., Smith C. V., Lee S. N., Collins J. H. Magnetostatic wave propagation through periodic grating. // IEEE Transactions on Magnetics. 1978. V. MAG-14. № 5. P. 820-825.

Л10. , , Тимошенко импеданса излучения микрополоскового преобразователя прямых объемных магнитостатических волн. // Материалы международной научно-технической конференции “Актуальные проблемы электронного приборостроения” АПЭП-2008. Саратов. 2008.

Л11. , , Кандыба излучения микрополосковой линии при возбуждении магнитостатических волн. // ЖТФ. 1986. Т. 56. № 12. С. .