ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2024. №5

УДК: 621.372

3D Конструкции связанных ПОЛОСКОВЫХ линий

и их применение в СВЧ устройствах (ОБЗОР)

Н.Д. Малютин, Т.Т. Чинь

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

634050, г. Томск, пр. Ленина, 40

Статья поступила в редакцию 22 ноября 2023 г.

Аннотация. В обзоре рассматриваются 3D конструкции связанных полосковых линий и их применение в устройствах СВЧ. Отмечается, что 3D конструкции связанных полосковых линий обладают преимуществами по сравнению с другими полосковыми структурами, обусловленными возможностью формирования сильной электромагнитной связи между полосками. Этот результат достигается простыми технологическими методами, такими как установка вертикальной подложки с припаиванием (или сваркой) проводников, ориентированных соответственно горизонтально и вертикально на подложках. В статье кратко освещена история развития и приведена классификация этих конструкций. Проанализированы преимущества и недостатки устройств, построенных на основе таких конструкций. Рассмотрены методы их анализа и улучшения характеристик. Подчеркивается, что трехмерные конструкции связанных полосковых линий представляют собой перспективное направление в развитии технологий СВЧ и могут быть широко применены в различных устройствах.

Ключевые слова: 3D конструкции, связанные линии, СВЧ-устройства, неотражающий полосковый фильтр, направленный ответвитель.

Финансирование: Публикация выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках проекта № FEWM-2023-0014.

Автор для переписки: Чинь То Тхань, thanhvodoi1995@gmail.com

Литература

1. Малютин Н. Д. Многосвязные полосковые структуры и устройства на их основе. – 1990. − 164 с.

2. Сычев А. Н., Стручков С. М. Системы параметров одинаковых связанных линий с неуравновешенной электромагнитной связью //Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники.– 2014. – №. 1 (31). – С. 39-50.

3. Сычев А. Н. Анализ и синтез несимметричных связанных линий в однородной диэлектрической среде //Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2019. – Т. 22. – №. 1. – С. 11-19.

4. Sychev A. N. et al. Theory of Doubly-Shielded Coupled Lines for Directional Couplers of Various Directivity Types with Impedance Transformation //IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. – 2022. Vol. 71. – no. 5. – P. 2104-2117.

5. Cohn S. B. Characteristic impedances of broadside-coupled strip transmission lines //IRE Transactions on Microwave Theory and Techniques. – 1960. – Т. 8. – no. 6. – P. 633-637.

6. Шлее В. Р., Ефименко А. В., Воронин М. Я. Рельефные связанные микрополосковые линии //Радиотехника и электроника. – 1983. – №. 6. – С. 1064-1071.

7. Авторское свидетельство № 653655 A1 СССР, МПК H01P 5/18. Трехдецибельный микрополосковый направленный ответвитель: № 2481377: заявл. 25.04.1977: опубл. 25.03.1979 / Воронин М.Я., Шлее В.Р.,Аубакиров К.Я.; заявитель Новосибирский электротехнический институт.

8. Гвоздев В.И., Нефёдов Е.И Объемные интегральные схемы СВЧ.– М.: Наука, 1985. – 255 с.

9. Konishi Y., Awai I., Fukuoka Y. Newly proposed vertically installed planar circuit and its application //IEEE transactions on broadcasting. – 1987. – №. 1. – С. 1-7.

10. Konishi Y. et al. A directional coupler of a vertically installed planar circuit structure //IEEE transactions on microwave theory and techniques. – 1988. – Т. 36. – №. 6. – P. 1057-1063.

11. Ang K. S., Lee C. H., Leong Y. C. A broad-band quarter-wavelength impedance transformer with three reflection zeros within passband //IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. – 2004. – Т. 52. – №. 12. – P. 2640-2644.

12. Lu W. J., Ang K. S., Mouthaan K. A broadband quarter-wavelength impedance transformer using vertically installed planar coupler //2011 IEEE MTT-S International Microwave Symposium. – IEEE, 2011. – С. 1-4.

13. Liu W. J. et al. A wideband tunable reflection-type phase shifter with wide relative phase shift //IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs. – 2017. – Т. 64. – no. 12. – P. 1442-1446.

14. Sychev A. N. et al. A novel trans-directional coupler based on vertically installed planar circuit //2015 European Microwave Conference (EuMC). – IEEE, 2015.– P. 283-286.

15. Сычев А. Н., Стручков С. М., Рудый Н. Ю. Трёхкаскадный транснаправленный ответвитель Х-диапазона //Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники.– 2015. – №. 4 (38). – С. 12-16.

16. March S. A wideband stripline hybrid ring (correspondence) //IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. – 1968. – Т. 16. – no. 6. – P. 361-361.

17. Chi C. H., Chang C. Y. A new class of wideband multisection 180/spl deg/hybrid rings using vertically installed planar couplers //IEEE transactions on microwave theory and techniques. – 2006. – Т. 54. – no. 6. – P. 2478-2486.

18. Ahn H. R., Kim B. Small wideband coupled-line ring hybrids with no restriction on coupling power //IEEE transactions on microwave theory and techniques.– 2009. – Т. 57. – no. 7. – P. 1806-1817.

19. Ahn H. R., Tentzeris M. M. Wideband and compact impedance-transforming 90° DC blocks with symmetric coupled transmission-line sections //IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology. – 2018. – Т. 9.– no. 1. – P. 80-87.

20. Lee K. J. et al. Design of Wideband Vertically Installed Planar (VIP) Coupler //The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science.– 2023. – Т. 34. – no. 2. – P. 111-115.

21. Ahn H. R. et al. Coupled lines for wearable power dividers: Coupled transmission-line sections for power dividers in wearable and flexible RF electronics //IEEE Microwave Magazine. – 2020. – Т. 21. – no. 2. – P. 66-87.

22. Chen Q. P. et al. Design of a compact wideband Butler matrix using vertically installed planar structure //IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology. – 2018. – Т. 8. – no. 8. – P. 1420-1430.

23. Sychev A. N. et al. Modeling of the vertically installed planar coupled lines by the numerical conformal transformation technique //2017 IEEE MTT-S International Conference on Numerical Electromagnetic and Multiphysics Modeling and Optimization for RF, Microwave, and Terahertz Applications (NEMO). – IEEE, 2017. – P. 106-108.

24. Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ, 2-изд., перераб. и доп. – М.: Советское радио, 1971. – 388 с.

25. Малютин Н. Д., Ильин А. А., Лощилов А. Г. Синтез нерегулярных рельефных связанных микрополосковых линий методом «выращивания» //СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии (СйМЮо-2010): матер. – 2010. – С. 745-747.

26. Малютин Н. Д., Соломоник И. Ш., Воробьев П. А. Расчет емкости несимметричной зигзагообразной полосковой линии //Известия высших учебных заведений Министерства высшего и среднего специального образования СССР. Радиоэлектроника. – 1971. – Т. 14. – №. 5. – С. 489-493.

27. Sychev A. N., Dolgushin M. E. Analysis of the broad-side coupled lines on the vertical substrate using the numerical conformal transformations //2010 20th International Crimean Conference" Microwave & Telecommunication Technology". – IEEE, 2010. – P. 636-638.

28. Zhao C., Awai I. Applications of the finite difference techniques to the compensated VIP 3 dB directional coupler //IEEE transactions on microwave theory and techniques. – 1996. – Т. 44. – no. 11. – P. 2045-2052.

29. Fusco V. F. Microwave circuits: Analysis a. computer-aided design / Vincent F. Fusco. - Englewood Cliffs (N. J.): Prentice-Hall intern. Cop.1987. - X, 358 с

30. Малютин Г.А. Оптимизация алгоритма расчёта полосковых структур методом сеток // Электронные средства и системы управления. Материалы докладов Международной научно-практической конференции. – 2021.– № 1-1. – С. 100-103.

31. Сычев А.Н. Комбинированный метод частичных емкостей и конформных отображений для анализа многомодовых полосковых структур. – Томск: Томск. Гос. Ун-т систем упр. и радиоэлектроники, 2007. – 138 с.

32. Лощилов А. Г. и др. Синтез связанных полосковых линий с гетерогенным диэлектрическим заполнением //Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2022. – Т. 25. – №. 1. – С. 7-16.

33. Лощилов А. Г. и др. Расчетно-экспериментальный метод измерения частотной зависимости фазовых скоростей синфазных и противофазных волн в связанных линиях с неуравновешенной электромагнитной связью //Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2022. – Т. 25. – №. 4. – С. 19-27.

34. Малютин Н.Д. и др. Способ измерения частотной зависимости фазовых скоростей синфазных и противофазных волн в связанных линиях с неуравновешенной электромагнитной связью. Патент № 2796206 C1 Российская Федерация. Заявлен 21.11.2022. Опубликован 17.05.2023.

35. Малютин Н.Д., Чинь Т.Т., Малютина А.Н. Решение обратных задач при синтезе связанных полосковых линий с неуравновешенной электромагнитной связью // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии. – 2021. – № 3. – С. 196-197.

36. Малютин Н. Д. и др. Регулярные и нерегулярные многосвязные полосковые и проводные структуры и устройства на их основе. – 2012. – 168 с.

37. Воробьев П.А., Соломоник И.Ш., Малютин Н.Д. Управляемый полосковый фазовращатель // А. с. 344784 СССР. Заявлен 26.02.69. Зарегистрирован 06.04.72.

38. Воробьев П.А., Малютин Н.Д., Соломоник И.Ш. Полосковый фазовращатель // А. с. 432843 СССР. Заявлен 05.03.1972. Опубликовано: 1975.07.05

39. 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.

40. Thanh T. T., Malyutin G. A., Loschilov A. G. Features of frequency response transformations of RLC circuits into opposite response when using them as a load of coupled strip lines with unequal waves phase velocities //2022 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). – IEEE, 2022.– P. 1-4.

41. Sychev A. N. et al. Special aspects in interference of in-phase and anti-phase waves with unequal phase velocities in coupled lines under pulse impact //Journal of Physics: Conference Series. – IOP Publishing, 2020. – Т. 1679. – no. 2.– P. 022023.

42. Заболоцкий А.М. Временной отклик многопроводных линий передачи // Томск: Том. гос. ун-т, 2007. – 152 с.

43. Костелецкий В. П. и др. Разработка устройства защиты от сверхкоротких импульсов для цепей электропитания бортовой радиоэлектронной аппаратуры // Журнал радиоэлектроники. – 2022. – №. 8. – С. 1–19.

44. Samoylichenko M. A. et al. Electrical characteristics of a modal filter with a passive conductor in the reference plane cutout //IEEE Transactions on electromagnetic compatibility. – 2020. – Т. 63. – №. 2. – С. 435-442.

45. Samoylichenko M. A., Gazizov T. R. Additional Pulses in the Time Response of a Modal Filter on a Double-Sided Printed Circuit Board //Electrica. – 2022.– Т. 22. – №. 1. – P. 7–15.

46. Гипсман А. И., Красноперкин В. М., Силин Р. А. Расчёт многополосковых линий и устройств //Антенны/Под ред. АА Пистолькорса. М.: Радио и связь. – 1986. – №. 34. – С. 52-68.

47. Harrington R. F. Losses on multiconductor transmission lines in multilayered dielectric media //IEEE Transactions on microwave theory and techniques.– 1984. – Т. 32. – no. 7. – P. 705-710.

48. Малютин Н. Д., Лощилов А. Г., Семёнов Э. В. Квази-Т-волны в комбинированных структурах на основе нерегулярных линий передачи с сосредоточенными неоднородностями //Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники.– 2005. – №. 4 (12). – С. 42-49.

49. Малютин Н. Д., Лощилов А. Г., Семенов Э. В. Квази-Т-волны в комбинированных структурах на нерегулярных связных линиях //Электронные средства и системы управления. – 2005. – С. 125-129.

Для цитирования:

Малютин Н.Д, Чинь Т.Т. 3D конструкции связанных линий и их применение в CВЧ устройствах. // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – №. 5. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.5.8