Комплексная эффективная диэлектрическая проницаемость микромеханически перестраиваемых микрополосковых линий

Автор(и)

  • Евгений А. Цыба Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского", Україна
  • Ирина Петровна Голубева Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского", Україна https://orcid.org/0000-0002-4801-006X
  • Виктор Анатольевич Казмиренко Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского", Україна https://orcid.org/0000-0002-0494-5365
  • Юрий Васильевич Прокопенко Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского", Україна https://orcid.org/0000-0001-6366-9279

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347018020048

Ключові слова:

микрополосковая линия, микромеханическая перестройка, эффективная диэлектрическая проницаемость, потери

Анотація

Рассмотрено влияние физико-топологических параметров управляемой микрополосковой линии, в которой изменение характеристик достигается путем перемещения сигнального электрода над подложкой, на перестройку эффективной диэлектрической проницаемости и потери электромагнитной энергии в линии, выраженные в форме комплексной диэлектрической проницаемости. Установлены пути повышения чувствительности изменения эффективной диэлектрической проницаемости к перемещениям сигнального электрода и уменьшения потерь. Установлены предельно достижимые характеристики перестройки и потерь. Представленные расчеты коэффициента передачи и эффективной диэлектрической проницаемости согласуются с результатами экспериментов. Результаты могут быть использованы для проектирования управляемых резонансных элементов и фазовращателей с применением электрически управляемых микроперемещателей, таких как пьезо- и электрострикционных актюаторов или микроэлектромеханических систем. Благодаря применению инвариантных отношений физико-топологических параметров приведенные расчеты пригодны для оценки показателей перестройки и потерь устройств с микромеханическим управлением в широком диапазоне рабочих частот и с применением широкого спектра материалов.

Біографії авторів

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

кафедра физической и биомедицинсокй электроники

старший преподаватель

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

кафедра физической и биомедицинсокй электроники

доцент

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

кафедра физической и биомедицинсокй электроники

профессор

Посилання

Kurudere, S.; Erturk, V. B. "Novel microstrip fed mechanically tunable combline cavity filter," IEEE Microwave and Wireless Components Lett., Vol. 23, No. 11, pp. 578–580, Nov. 2013. DOI: https://doi.org/10.1109/LMWC.2013.2281432.

Fouladi, S.; Huang, F.; Yan, W. D.; Mansour, R. R. "High-Q narrowband tunable combline bandpass filters using MEMS capacitor banks and piezomotors," IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 61, No. 1, pp. 393–402, Jan. 2013. DOI: https://doi.org/10.1109/TMTT.2012.2226601.

Gillatt, Brendan T. W.; D’Auria, Mario; Otter, William J.; Ridler, N. M.; Lucyszyn, S. "3-D printed variable phase shifter," IEEE Microwave and Wireless Components Lett., Vol. 26, No. 10, pp. 822–824, 2016. DOI: https://doi.org/10.1109/LMWC.2016.2604879.

Romano, P.; Araromi, O.; Rosset, S.; Perruisseau-Carrier, J.; Shea, H.; Mosig, J. R.; Ramon, Juan. "Low-loss millimeter-wave phase shifters based on mechanical reconfiguration," Proc. of Progress In Electromagnetics Research Symp., PIERS, 6-9 Jul. 2015, Prague. Prague, 2015. URI: https://infoscience.epfl.ch/record/210386.

Bouyge, D.; Mardivirin, D.; Bonache, J.; Crunteanu, Aurelian; Pothier, Arnaud; Duran-Sindreu, Miguel; Blondy, Pierre; Martin, Ferran. "Split ring resonators (SRRs) based on micro-electro-mechanical deflectable cantilever-type rings: application to tunable stopband filters," IEEE Microwave and Wireless Components Lett., Vol. 21, No. 5, pp. 243-245, 2011. DOI: https://doi.org/10.1109/LMWC.2011.2124450.

Poplavko, Y.; Prokopenko, Y.; Pashkov, V.; Molchanov, V.; Golubeva, I.; Kazmirenko, V.; Smigin, D. "Low loss microwave piezo-tunable devices," Proc. of 36th European Microwave Conf., 10-15 Sept. 2006, Manchester, UK. IEEE, 2006, pp. 657-660. DOI: https://doi.org/10.1109/EUMC.2006.281496.

Ni, Jia; Hong, Jiasheng. "Varactor-tuned microstrip bandpass filters with different passband characteristics," IET Microwaves, Antennas & Propag., Vol. 8, No. 6, pp. 415-422, 2014. DOI: https://doi.org/10.1049/iet-map.2013.0474.

Karim, M. F.; Guo, Y.-X.; Chen, Z. N.; Ong, L. C. "Miniaturized reconfigurable and switchable filter from UWB to 2.4 GHz WLAN using PIN diodes," IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., 7-12 Jun. 2009, Boston, MA, USA. IEEE, 2009, pp. 509-512. DOI: https://doi.org/10.1109/MWSYM.2009.5165745.

Jin, Zhang; Ortiz, S.; Mortazawi, A. "Design and performance of a new digital phase shifter at X-band," IEEE Microwave and Wireless Components Lett., Vol. 14, No. 9, pp. 428-430, Sept. 2004. DOI: https://doi.org/10.1109/LMWC.2004.832049.

Yun, T.-Y.; Chang, K. "Analysis and optimization of a phase shifter controlled by a piezoelectric transducer," IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 50, No. 1, P. 105-111, 2002. DOI: https://doi.org/10.1109/22.981254.

Golubeva, I.; Kazmirenko, V.; Sergienko, P.; Prokopenko, Y. "Effective permittivity in tunable microstrip and coplanar lines," Proc. of XXXII Int. Sci. Conf. on Electronics and Nanotechnology, ELNANO, 10-12 Apr 2012, Kyiv, Ukraine. Kyiv, 2012, pp. 69-70. URI: http://www.journals.kpi.ua/publications/text/69_70_2012.pdf.

Прокопенко, Ю. В. "Пределы управляемости диэлектрической неоднородности, расположенной между металлическими плоскостями," Технология и конструирование в электронной аппаратуре, № 6, С. 16–20, 2012. URI: http://www.tkea.com.ua/tkea/2012/6_2012/st_04.htm.

Gupta, K. C. Microstrip Lines and Slotlines, 2nd ed. Artech House, 1996. 535 p.

Сергиенко, П. Ю.; Казмиренко, В. А.; Чернов, А. С.; Прокопенко, Ю. В. "Добротность перестраиваемых микрополосковых резонаторов," Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 59, № 2, С. 52–60, 2016. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347016020060.

Sergienko, P.; Golubeva, I.; Prokopenko, Y. "Loss in tunable microstrip lines," Proc. of IEEE 34th Int. Conf. on Electronics and Nanotechnology, ELNANO, 15-18 Apr. 2014, Kyiv, Ukraine. IEEE, 2014, pp. 97-100. DOI: https://doi.org/10.1109/ELNANO.2014.6873972.

Ахиезер, А. И.; Ахиезер, И. А. Электромагнетизм и электромагнитные волны. М.: Высшая школа,1985, C. 324–325.

Опубліковано

2018-02-24

Як цитувати

Цыба, Е. А., Голубева, И. П., Казмиренко, В. А., & Прокопенко, Ю. В. (2018). Комплексная эффективная диэлектрическая проницаемость микромеханически перестраиваемых микрополосковых линий. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 61(2), 96–107. https://doi.org/10.20535/S0021347018020048

Номер

Розділ

Оригінальні статті