ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2024. №6

УДК: 621.372

Синтез модальных и погонных параметров

несимметричных связанных линий

с неоднородным диэлектриком

А.Н. Сычев

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

634050, г. Томск, пр. Ленина, 40

Статья поступила в редакцию 21 марта 2024 г.

Аннотация. Предложена методика синтеза несимметричных связанных линий передачи в неоднородном диэлектрике, заключающаяся в выборе рабочих физически обоснованных модальных параметров, по которым рассчитываются первичные параметры – погонные емкости и индуктивности. За основу берутся три импедансных параметра (характеристический импеданс, коэффициенты трансформации и связи), одно из модальных напряжений и пара модальных диэлектрических проницаемостей. Все исходные данные, выбранные для синтеза, имеют известные области допустимых значений и ясный физический смысл. Исследованы ранее малоизученные особенности и взаимозависимости параметров, включая импедансные и фазовые. Для демонстрации возможностей методики представлены синтезированные численные значения модальных и погонных параметров оригинальных 3-дБ мостов. Результаты могут быть полезны при разработке новых конструкций связанных линий и создании на их основе СВЧ-устройств с уникальными характеристиками.

Ключевые слова: связанные линии, модальные напряжения, модальные параметры, погонные емкости, погонные индуктивности, коэффициент трансформации, коэффициент связи, характеристический импеданс.

Финансирование: Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации FEWM-2022-0005.

Автор для переписки: Сычев Александр Николаевич, ans@main.tusur.ru

Литература

1. Sychev A. N., Struchkov S. M., Rudyi N. Y. A transdirectional coupled-line coupler with a vertical insert //25th Int. Crimean Conf. Microwave & Telecommunication Technology” (CriMiCo’2015). – 2015. – P. 6-12.

2. Sytchev A. N. A novel loaded switched line phase shifter based on 3-D structure with meander-line //Proc. APMC. – 1998. – V. 2. – P. 489-492. http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.1.3539.0809

3. Jensen T. et al. Coupled transmission lines as impedance transformer // IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. – 2007. – V. 55. – №. 12. – P. 2957-2965. http://doi:10.1109/TMTT.2007.909617

4. Abbasi M., Zirath H., Angelov I. Q-, V-, and W-band power amplifiers utilizing coupled lines for impedance matching //2008 IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Digest. – IEEE, 2008. – P. 863-866. http://doi:10.1109/MWSYM.2008.4632969

5. Wincza K., Gruszczynski S., Kuta S. Approach to the design of asymmetric coupled-line directional couplers with the maximum achievable impedance-transformation ratio //IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. – 2012.– V. 60. – № 5. – P. 1218-1225. http://doi:10.1109/TMTT.2012.2187065

6. Piekarz I. et al. Low-cost fully additively manufactured passive microwave components exploiting available 3D flexibility //Scientific Reports. – 2023. – V. 13. – № 1. – P. 2886. https://doi.org/10.1038/s41598-023-30163-4

7. Cristal E. G. Coupled-transmission-line directional couplers with coupled lines of unequal characteristic impedances //IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. – 1966. – V. 14. – №. 7. – P. 337-346. http://doi:10.1109/TMTT.1966.1126266

8. Krage M. K., Haddad G. I. Characteristics of coupled microstrip transmission lines-I: Coupled-mode formulation of inhomogeneous lines //IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. – 1970. – V. 18. – №. 4. – P. 217-222. http://doi:10.1109/TMTT.1970.1127192

9. Marx K.D. Propagation modes, equivalent circuits, and characteristic termination for multiconductor transmission lines with inhomogeneous dielectrics // IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. – 1973. – V.21. – № 7. – P. 450–457. http://doi:10.1109/TMTT.1973.1128032

10. Tripathi V.K. Asymmetric coupled transmission lines in an inhomogeneous medium // IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques., 1975. – V. 23. – № 9. – P. 734–739. http://doi:10.1109/TMTT.1975.1128665

11. Малютин Н. Д. Матричные параметры неодинаковых связанных полосковых линий с неоднородным диэлектриком //Радиотехника и электроника. – 1976. – Т. 21. – №. 12. – С. 2473-2478.

12. Speciale R.A. Even- and odd-mode for nonsymmetrical coupled lines in nonhomogeneous media // IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. – 1975. – V. 23. – № 11. – P. 897–908. http://10.1109/TMTT.1975.1128709

13. Sachse K. The scattering parameters and directional coupler analysis of characteristically terminated asymmetric coupled transmission lines in an inhomogeneous medium // IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. – 1990. – V. 38. – №. 4. – P. 417-425. http://doi:10.1109/22.52583

14. Tsai C.M., Gupta K.C. A generalized model for coupled lines and its applications to two-layer planar circuits //IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. – 1992. – V. 40. – №. 12. – P. 2190-2199. https://doi:10.1109/22.179880

15. Mongia R., Bahl I. J., Bhartia P. RF and microwave coupled-line circuits. – 1999. – 520 р.

16. Сычев А.Н., Стручков С.М. Системы параметров одинаковых связанных линий с неуравновешенной электромагнитной связью // Доклады ТУСУР. – 2014. – № 1 (31). –C. 39–50.

17. Сычев А.Н., Рудый Н.Ю. Параметры несимметричных связанных линий с неоднородным диэлектриком // Доклады ТУСУР. – 2018. – Т. 21, № 4-1. – C. 7–15.

18. Сычев А.Н., Стручков С.М., Рудый Н.Ю. Синтез идеального фазового отношения для ответвителей на связанных линиях по заданному типу направленности // Доклады ТУСУР. – 2017. – Т. 20, № 2. – С. 15–18.

19. Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ. – Изд. 2-е. – М.: Связь, 1971. – 388 с.

20. Сычев А.Н. Анализ и синтез несимметричных связанных линий в однородной диэлектрической среде // Доклады ТУСУР. – 2019. – Т. 22, № 1. – С. 11–19.

21. Sychev A. N. et al. Theory of Doubly-Shielded Coupled Lines for Directional Couplers of Various Directivity Types with Impedance Transformation // IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. – 2023. – V. 71. – № 5. – P. 2104-2117. http://doi:10.1109/TMTT.2022.3227310

22. Mao J. F., Wing O., Chang F. Y. Synthesis of coupled transmission lines //IEEE Trans. on Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications. – 1997. – V. 44. – № 4. – P. 327-337. http://doi:10.1109/81.563622

Для цитирования:

Сычев А.Н. Синтез модальных и погонных параметров несимметричных связанных линий с неоднородным диэлектриком. // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – №. 6. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.6.7