Конспект лекций по курсу «Электронные цепи СВЧ» (стр. 15 )

при –  – параллельный резонанс ().

При больших уровнях мощности используют распределенные резисторы.

Неоднородности в ИС СВЧ

1. изгибы  2. Скачки   3. разомкнутые линии  4. замкнутые линии 

5. Е-образные соединения  6. пересечение линий  7. зазор в линии

прямоугольный изгиб

Здесь параллельная емкость обусловлена накоплением заряда, а последовательная индуктивность – искажением магнитного поля в изгибе.

Скачок

Разомкнутые линии (холостой ход)

Схемная модель

Замкнутая линия (короткое замыкание)

Схемная модель

Пример использования сосредоточенных и :

Параллельный колебательный контур

Последовательный колебательный контур

Резонаторы

       В ИС СВЧ используются печатные и объемные резонаторы. Чаще всего выполняют в виде отрезков МПЛ длиной .

а). Короткое замыкание.

Схемная модель

б). Холостой ход.

Короткозамкнутый резонатор обладает более высокой добротностью и меньшим кольцевым излучением по сравнению с разомкнутым. Но недостаток короткозамкнутых резонаторов – необходимость применения специальных короткозамыкателей.

Параллельное подключение к линии LC-цепочка (последовательный контур).

Параллельный контур

Разомкнутый отрезок линии – C

Короткозамкнутый отрезок линии – L

Печатные резонаторы.

В печатных резонаторах в виде конца или квадрата отсутствуют краевые эффекты.

                               

                       

Если толщина диэлектрика мала (), то в кольцевом резонаторе

Чем шире кольцо, тем более высокие типы колебаний могут возбудиться. При ширине кольца больше в резонаторе возникают высшие типы колебаний . В пределе () кольцевой резонатор преобразуется в дисковый.

Дисковый резонатор.

Чем больше радиус диска, тем более высокие типы колебаний возбуждается.

,         – функция Бесселя n-го порядка.

Зазор (см. 4) выбирается таким, чтобы с одной стороны не искажалось поле резонатора, а с другой – обеспечивалась необходимая величина связи.

Объемные резонаторы – диски из диэлектрика или феррита. Принцип действия основан (стержень, сфера, параллелепипед) на явлении полного внутреннего отражения от границы раздела диэлектрик-воздух.

Большое и малое . Недостатки: 1. Необходимость экранирования;  2. чувствительны к колебанию температуры.

Ферритовые – могут быть перестраиваемыми при изменении поля подмагничивания.

Фильтры ИС СВЧ

       В качестве базовых элементов в фильтрах используются МПЛ, которые в отличие от прямоугольного волновода не имеют нижней частоты отсечки (течет и постоянный ток).

ФНЧ используются в схемах детекторов, смесителей, в цепях питания.

ФНЧ с распределенными параметрами:

Отрезки линии с высоким волновым сопротивлением эквивалентны последовательной индуктивности, а чередующиеся с ними отрезки с низким – параллельные емкости.

ФНЧ с сосредоточенными параметрами:

Рассмотреть пример расчета фильтра (см. Фуско).

ФВЧ

На короткозамкнутых отрезках линий реализуется индуктивный элемент

Полосовые фильтры.

а). ПФ на линии с зазорами.

Полосовые фильтры могут быть реализованы на основе микрополосковых резонаторов, связанных между собой определенным образом. Расстояние между центрами зазоров равно , а величина зазора определяет полосу пропускания фильтра (чем меньше зазор, тем сильнее резонаторы связаны и шире полоса пропускания). Из-за технических трудностей: 1. реализация малых , ; 2. Длина фильтра получается большой.