Комплексная диэлектрическая проницаемость и характеристическое сопротивление перестраиваемой копланарной линии

Авторы

  • Артем Сергеевич Чернов Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского" http://orcid.org/0000-0002-5669-9223
  • Ирина Петровна Голубева Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского" http://orcid.org/0000-0002-4801-006X
  • Виктор Анатольевич Казмиренко Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского" http://orcid.org/0000-0002-0494-5365
  • Юрий Васильевич Прокопенко Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского" http://orcid.org/0000-0001-6366-9279

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347020060011

Ключевые слова:

копланарная линия, эффективная диэлектрическая проницаемость, характеристическое сопротивление, микромеханическая перестройка, потери в диэлектрике, потери в металле

Аннотация

Представлен анализ комплексной эффективной диэлектрической проницаемости и характеристического сопротивления микромеханически перестраиваемой копланарной линии. Перестройка параметров копланарной линии обеспечивается за счет перемещения сигнального электрода линии над подложкой или диэлектрической пластины над поверхностью электродов линии. В результате такого перемещения в линии происходит реконфигурация электромагнитного поля сложного характера, которая описана в терминах эффективной диэлектрической проницаемости и характеристического сопротивления. Исследовано влияние физических и геометрических параметров линии на характеристики перестройки эффективной диэлектрической проницаемости и изменение характеристического сопротивления и потерь в линии. Установлено, что перестройка параметров линии предложенным способом позволяет получить высокую чувствительность эффективных параметров к перемещениям, при этом уровень потерь в линии не увеличивается, а при определенных условиях уменьшается. Полученные результаты дают возможность проектировать высокодобротные перестраиваемые резонансные элементы и фазовращатели на основе микромеханически управляемой копланарной линии.

Биографии авторов

Ирина Петровна Голубева, Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского"

Кафедра электронной инженерии, старший преподаватель

Виктор Анатольевич Казмиренко, Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского"

кафедра электронной инженерии

доцент

Юрий Васильевич Прокопенко, Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского"

Кафедра электронной инженерии, профессор

Библиографические ссылки

Y. Yamao, N. Akutsu, “SHF-band 3-bit reconfigurable BPF employing pHEMT switch arrays for 5G multiband operation,” in Proceedings of European Microwave Conference in Central Europe, EuMCE 2019, 2019, pp. 298–301, uri: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8874847.

J. Zhu, C. Jia, C. Wang, K. Li, “An adaptive spectrum allocation algorithm in ultra-dense network,” in 2018 10th International Conference on Communication Software and Networks, ICCSN 2018, 2018, pp. 433–437, doi: https://doi.org/10.1109/ICCSN.2018.8488267.

M. Kamran Khattak, S. Kahng, M. Salman Khattak, A. Rehman, C. Lee, D. Han, “Low profile, wideband and high gain beamsteering antenna for 5G mobile communication,” in 2017 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, Proceedings, 2017, vol. 2017-Janua, pp. 2575–2576, doi: https://doi.org/10.1109/APUSNCURSINRSM.2017.8073330.

F. C. Chen, R. S. Li, J. P. Chen, “A tunable dual-band bandpass-to-bandstop filter using p-i-n diodes and varactors,” IEEE Access, vol. 6, pp. 46058–46065, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2862887.

A. M. E. Safwat, F. Podevin, P. Ferrari, A. Vilcot, “Tunable bandstop defected ground structure resonator using reconfigurable dumbbell-shaped coplanar waveguide,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 54, no. 9, pp. 3559–3564, 2006, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2006.880654.

A. K. Horestani, Z. Shaterian, J. Naqui, F. Martin, C. Fumeaux, “Reconfigurable and tunable S-shaped split-ring resonators and application in band-notched UWB antennas,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 64, no. 9, pp. 3766–3776, 2016, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2016.2585183.

P. Jinde, S. M. Rathod, A. D. Chaudhari, A. Jeyakumar, “Optically controlled circular microstrip antenna using photoconductive switch,” in 2017 4th IEEE Uttar Pradesh Section International Conference on Electrical, Computer and Electronics, UPCON 2017, 2017, vol. 2018-Janua, pp. 340–344, doi: https://doi.org/10.1109/UPCON.2017.8251071.

H. V. Nguyen, A. Sharaiha, “Design of miniaturized and tunable antenna by integrating BST thin film varactor,” in International Conference on Advanced Technologies for Communications, 2018, vol. 2018-Octob, pp. 65–68, doi: https://doi.org/10.1109/ATC.2018.8587467.

A. F. Azarnaminy, R. Mansour, “A combline tunable filter with loss compensation circuit,” in IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, 2018, vol. 2018-June, pp. 1367–1369, doi: https://doi.org/10.1109/MWSYM.2018.8439360.

D. Mercier et al., “X band distributed phase shifter based on sol-gel BCTZ varactors,” in European Microwave Week 2017: “A Prime Year for a Prime Event”, EuMW 2017 - Conference Proceedings; 47th European Microwave Conference, EuMC 2017, 2017, vol. 2017-Janua, pp. 1230–1233, doi: https://doi.org/10.23919/EuMC.2017.8231072.

A. S. Abdellatif et al., “Low loss, wideband, and compact cpw-based phase shifter for millimeter-wave applications,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 62, no. 12, pp. 3403–3413, 2014, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2014.2365539.

Y. Poplavko et al., “Low loss microwave piezo-tunable devices,” in Proceedings of the 36th European Microwave Conference, EuMC 2006, 2006, pp. 657–660, doi: https://doi.org/10.1109/EUMC.2006.281496.

T. W. Lin, K. K. Wei Low, R. Gaddi, G. M. Rebeiz, “High-linearity 5.3-7.0 GHz 3-pole tunable bandpass filter using commercial RF MEMS capacitors,” in 2018 48th European Microwave Conference, EuMC 2018, 2018, pp. 555–558, doi: https://doi.org/10.23919/EuMC.2018.8541669.

R. Garg, I. Bahl, M. Bozzi, Microstrip Lines and Slotlines, 3rd ed. Norwood, MA: Artech House, Inc., 2013, doi: https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004.

Е. А. Цыба, И. П. Голубева, В. А. Казмиренко, Ю. В. Прокопенко, “Комплексная эффективная диэлектрическая проницаемость микромеханически перестраиваемых микрополосковых линий,” Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, vol. 61, no. 2, pp. 96–107, 2018, doi: https://doi.org/10.20535/s0021347018020048.

A. S. Chernov, I. P. Golubeva, V. A. Kazmirenko, Y. V. Prokopenko, “Tunable coplanar waveguide,” Microsystems, Electron. Acoust., vol. 23, no. 6, pp. 13–21, 2018, doi: https://doi.org/10.20535/2523-4455.2018.23.6.154565.

A. Chernov, I. Golubeva, V. Kazmirenko, Y. Prokopenko, “Losses in the micromechanically tunable coplanar waveguide based line,” in 2020 IEEE 40th International Conference on Electronics and Nanotechnology, 2020, pp. 355–360, doi: https://doi.org/10.1109/elnano50318.2020.9088764.

Ю. М. Поплавко, Физика диэлектриков. Киев: Вища школа, 1980.

А. И. Ахиезер, И. А. Ахиезер, Электромагнетизм и электромагнитные волны. Москва: Высшая школа, 1985.

А. Д. Григорьев, Электродинамика и техника СВЧ. Москва: Высшая школа, 1990.

Опубликован

2020-06-21

Как цитировать

Чернов, А. С., Голубева, И. П., Казмиренко, В. А., & Прокопенко, Ю. В. (2020). Комплексная диэлектрическая проницаемость и характеристическое сопротивление перестраиваемой копланарной линии. Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, 63(6), 331–342. https://doi.org/10.20535/S0021347020060011

Выпуск

Раздел

Оригинальные статьи