Мікромеханічно перелаштовувані резонатори НВЧ на снові смужкових ліній
Налаштування геометричних та електрофізичних параметрів мікросмужкових резонаторів на їх резонансну частоту, власну добротність та коефіцієнт зв’язку резонатора з лінією. Моделі мікросмужкових резонансних елементів, які спрощують розрахунок характеристик.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | автореферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.10.2018 |
| Размер файла | 2,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
1
Размещено на http://www.allbest.ru/
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Національний технічний університет України
"Київський політехнічний інститут"
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Мікромеханічно перелаштовувані резонатори НВЧ на снові смужкових ліній
05.27.01 - твердотільна електроніка
Сергієнко Павло Юрійович
Київ - 2014
Дисертація є рукописом
Робота виконана у Національному технічному університеті України "Київський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України на кафедрі фізичної та біомедичної електроніки
Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент, Прокопенко Юрій Васильович, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", доцент кафедри фізичної та біомедичної електроніки
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор, Осінський Володимир Іванович, НДІ Мікроприладів НТК “ІМК” НАНУ, начальник відділу кандидат технічних наук, с. н. с.
Глушеченко Едуард Миколайович, ПАТ НВП "Сатурн", начальник відділу
Захист відбудеться "10" лютого 2015 р. о 14 годині 30 хв. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.002.08 Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут" за адресою: 03056, м. Київ, пр. Перемоги, 37, корп.12, ауд.412.
З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут", 03056, м. Київ, проспект Перемоги, 37.
Автореферат розісланий "24" грудня 2014 р.
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, к. т. н, доцент В.Г. Артюхов
Анотації
Дисертація присвячена дослідженню впливу геометричних та електрофізичних параметрів мікросмужкових (МСЛ) перелаштовуваних резонаторів на їх резонансну частоту, власну добротність та коефіцієнт зв'язку резонатора з лінією.
Запропоновано метод перелаштування резонансної частоти мікросмужкових резонаторів з мікромеханічним керуванням, що не погіршує їх власну добротність ата не вносить додаткових втрат при перелаштуванні.
Розроблені та експериментально досліджені мікросмужкові резонансні елементи з мікромеханічним перелаштуванням. Створено моделі мікросмужкових резонансних елементів, які спрощують розрахунок їх характеристик. Проаналізовано вплив повітряної неоднорідності на резонансну частоту, власну добротність та коефіцієнт зв'язку мікросмужкових перелаштовуваних шлейфового та кільцевого резонаторів.
Ключові слова: ефективна діелектрична проникність, зменшення дисипативних втрат, мікросмужковий резонатор, резонатори з перелаштуванням, власна добротність мікросмужкового резонатора, термостабілізація резонансної частоти, мікромеханічне керування.
Диссертация посвящена исследованию влияния геометрических и электрофизических параметров перестраиваемых микрополосковых (МПЛ) резонаторов на их резонансную частоту, собственную добротность и коэффициент связи резонатора с линией.
Предложен метод перестройки резонансной частоты, микрополосковых резонаторов с микромеханическим управлением, не ухудшающий их собственную добротность и не вносящий дополнительных потерь при перестройке.
Разработаны и экспериментально исследованы микрополосковые резонансные элементы с микромеханической перестройкой. Созданы модели микрополосковых резонансных элементов, которые упрощают расчет их характеристик. Проанализировано влияние воздушной неоднородности на резонансную частоту, собственную добротность и коэффициент связи микрополосковых перестраиваемых шлейфового и кольцевого резонаторов.
Ключевые слова: эффективная диэлектрическая проницаемость, уменьшение диссипативных потерь, микрополосковый резонатор, перестраиваемые резонаторы, собственная добротность микрополоскового резонатора, термостабилизация резонансной частоты, микромеханическая перестройка.
Ph. D. thesis is devoted to investigation of the influence of geometrical and electro physical parameters of tunable microstrip resonators on its resonant frequency, its quality factor and coupling coefficient between resonator and microstrip line.
The method of effective permittivity, characteristic impedance and loss of the microstrip line with tunable air heterogeneity determination with scattering matrix elements approximation which derived from finite element method results is proposed. Verification of approximation and experimental data is performed. Influence of microstrip line with air heterogeneity physical and topological parameters on its equivalent parameters is analyzed.
Micromechanically tunable microstrip resonance elements are developed and experimentally investigated. Models of microstrip resonance elements which simplify the calculation of its characteristics are created. Influence of air heterogeneity on resonance frequency, unloaded quality actor and coupling coefficient of tunable microstrip stub and ring resonators are analyzed. Micromechanically tunable coplanar stub resonator model is proposed and simulated.
Influence of geometrical and electrophysical resonators parameters and external factors on resonance frequency, unloaded quality factor and coupling coefficient of tunable microstrip stub and ring resonators are investigated. Resonance frequency sensitivity dependencies to the resonator parameters deviation are obtained. With sensitivity dependencies resonance frequency temperature coefficient and resonance frequency experimental determination error are calculated.
Resonators based on microstrip lines with tunable air heterogeneity provide smooth tuning in the wide frequency range without unloaded quality factor deterioration, which provide the opportunity to reduce the cost and weight and size parameters of existing selective devices working in different frequency ranges.
Key words: effective permittivity, dissipative loss reduction, microstrip resonator, tunable resonators, microstrip resonator unloaded quality factor, resonance frequency thermal stabilization, micromechanical tuning.
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми. Резонатори НВЧ на основі мікросмужкових ліній (МСЛ) широко використовуються в комунікаційних мережах як елементи фільтрів, генераторів та фазообертачів. Швидкий розвиток новітніх стандартів комунікаційних протоколів та вимог до підтримки декількох частотних діапазонів зумовлює появу пристроїв НВЧ з можливістю перелаштування центральної частоти, що забезпечують покриття декількох каналів зв'язку одним резонатором. Використання таких резонаторів дозволяє зменшити масогабаритні параметри передавачів та розширити функціональні можливості селективних систем на їх основі.
Застосування мікросмужкових резонаторів з повітряною неоднорідністю дає можливість перелаштувати центральну частоту на десятки відсотків при висоті повітряного проміжку в декілька відсотків від висоти підкладки. Подібні мікроскопічні переміщення дозволяють застосувати електромеханічний спосіб керування резонансною частотою використовуючи мікроелектромеханічні системи або п'єзоелектричні актюатори.
Недостатній розвиток уявлень про фізичні процеси в МСЛ з повітряною неоднорідністю є однією з перешкод, що стоять на шляху проектування резонаторів НВЧ на їх основі. Тому, актуальним завданням є встановлення залежностей еквівалентних параметрів перелаштовуваних МСЛ, таких як ефективна діелектрична проникність та характеристичний опір від геометричних та електрофізичних параметрів лінії.
Невпинний рух електроніки у напрямі підвищення ступеня інтеграції та мініатюризації підвищує доцільність використання мікросмужкових резонаторів з можливістю перелаштування резонансної частоти для реалізації мікромеханічного метода керування, який забезпечує електричне керування перелаштуванням частоти, але при цьому не вносить додаткових втрат. Резонатори на основі МЛС з керованою повітряною неоднорідністю забезпечують плавне перелаштування резонансної частоти в широкому діапазоні без погіршення добротності. Тому, вдосконалення та розширення функціональних можливостей мікросмужкових резонаторів НВЧ залишається актуальним питання.
У дисертації розглядаються принципи застосування мікросмужкових ліній з повітряною неоднорідністю між сигнальним електродом та підкладкою, для побудови резонаторів НВЧ з керованими характеристиками.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Виконані у роботі дослідження є продовженням робіт, що проводилися кафедрою фізичної та біомедичної електроніки факультету електроніки НТУУ "КПІ". Частина результатів, представлених в роботі, була отримана в ході спільної роботи в Католицькому Університеті Лувена, м. Лувен, Бельгія, за підтримки європейського фонду Erasmus Mundus за програмою EMERGE згідно з угодою про співпрацю між НТУУ "КПІ" і Католицьким Університетом Лувена. Здобувачем були створені і досліджені експериментальні зразки та побудовані моделі перелаштовуваних шлейфових резонаторів на основі мікросмужкових ліній з можливістю керування резонансною частотою. Частина результатів, представлених у роботі, була отримана під час співпраці з науково-дослідницьким центром компанії "Теском", м. Ільсан, Республіка Корея, згідно з угодою про співпрацю між НТУУ "КПІ" і компанією "Теском". Здобувачем були створені та досліджені експериментальні зразки перелаштовуваних мікросмужкових кільцевих резонаторів різних конструкцій з можливістю керування центральною частотою.
Дослідження проводилися відповідно до програми наукових досліджень кафедри, включаючи НДР "Розроблення нових методів дослідження нанорозмірних плівок (EuTiO3, BiFeO3, DyScO3 та ін.) для потреб наноприладів НВЧ та спінтроніки", номер державної реєстрації № 0111U003086 від 30.12.2013 р. Роль автора полягає в розробці методики визначення значень ефективної діелектричної проникності та характеристичного опору у багатошарових діелектричних структурах.
Мета і завдання дослідження.
Метою дисертаційної роботи є виявлення принципів мікромеханічного керування резонаторами на основі відрізків мікросмужкових ліній, які характеризуються низькими втратами і перелаштуванням резонансної частоти в широкому діапазоні частот, при переміщеннях управляючого елементу на декілька відсотків від висоти підкладки, а також створення моделей, що враховують і дають розуміння впливу геометричних і електрофізичних параметрів резонаторів, на їх частотні та енергетичні характеристики.
Для досягнення поставленої мети вирішуються такі задачі:
- розробка методики розрахунку еквівалентних параметрів МСЛ з керованою повітряною неоднорідністю, що розташована між сигнальним електродом та підкладкою, таких як ефективна діелектрична проникність, характеристичний опір та втрати;
- аналіз впливу а фізико-топологічних параметрів МСЛ з керованою повітряною неоднорідністю на перелаштування її еквівалентних параметрів;
- розробка та експериментальне дослідження резонансних елементів з мікромеханічним перелаштуванням резонансної частоти, які включають МСЛ з керованою повітряною неоднорідністю;
- побудова моделей мікросмужкових мікромеханічно перелаштовуваних резонаторів, що дозволяють встановити вплив конструктивних параметрів резонаторів на їх характеристики;
- аналіз залежностей резонансної частоти, власної добротності та коефіцієнта зв'язку перелаштовуваних резонаторів на основі МСЛ з повітряною неоднорідністю від їх геометричних та електрофізичних параметрів і впливу зовнішніх факторів, зокрема температури;
- розробка комплексу алгоритмів і обчислювальних процедур, що дозволяють розрахувати резонансну частоту, власну добротність і коефіцієнт зв'язку перелаштовуваних резонаторів на основі МСЛ з лінією передачі, які необхідні для проектування фільтрів з резонаторами на основі МСЛ.
Об'єктом дослідження є резонатори на основі відрізків мікросмужкових ліній передачі НВЧ з мікромеханічним керуванням.
Предметом дослідження є електродинамічні властивості і характеристики різних модифікацій резонаторів на основі відрізків мікросмужкових ліній передачі НВЧ з мікромеханічним керуванням центральною частотою.
Методи дослідження: методи електродинаміки; методи аналізу та синтезу резонаторів НВЧ; чисельні методи, зокрема методи скінченних елементів і інтегралів та адаптивні методи апроксимації функції з декількома змінними; методи експериментальних досліджень.
Наукова новизна одержаних результатів.
1. Запропоновано спосіб перелаштування резонансної частоти мікросмужкових шлейфових та кільцевих резонаторів шляхом внесення в їх структуру відрізка мікросмужкової лінії з керованою повітряною неоднорідністю між сигнальним електродом та підкладкою, що призводить до зміни електричної довжини резонатора, внаслідок перерозподілу електромагнітного поля та зміни ефективної діелектричної проникності і дозволяє перелаштовувати резонансну частоту на десятки відсотків при переміщенні сигнального електроду на декілька відсотків від товщини підкладки.
2. Вперше показано можливість зменшення дисипативних втрат у діелектричних та металічних частинах мікросмужкової лінії при внесені повітряної неоднорідності між сигнальним електродом і підкладкою, внаслідок перерозподілу енергії електромагнітного поля між частинами мікросмужкової лінії та повітряним проміжком. Це дозволяє створювати пристрої з мікромеханічним керуванням, які не вносять додаткових втрат при перелаштуванні.
резонатор смужкова лінія частота
3. Вперше показано, що присутність в структурі мікросмужкового резонатора відрізка лінії з керованою повітряною неоднорідністю між сигнальним електродом і підкладкою призводить до збільшення власної добротності резонатора при перелаштуванні резонансної частоти, що дозволяє створювати перелаштовувані мікросмужкові резонатори НВЧ без погіршення власної добротності при керуванні.
4. Вперше показано, що при зменшенні висоти підкладки мікромеханічно перелаштовуваних мікросмужкових резонаторів зменшується висота необхідних переміщень сигнального електроду для досягнення того ж самого перелаштування резонансної частоти, але при цьому також збільшуються дисипативні втрати у металічних частинах резонаторів, що дозволяє проектувати фільтри НВЧ на основі компромісу між ефективністю перелаштування резонансної частоти та дисипативними втратами.
5. Набула подальшого розвитку можливість стабілізації резонансної частоти мікросмужкового резонатора під впливом температури лише за рахунок вибору висоти повітряної неоднорідності між сигнальним електродом та підкладкою, що дозволяє уникнути проблеми зсуву резонансної частоти мікросмужкових резонаторів при зміні температури.
Практичне значення одержаних результатів.
1. З метою використання теорії кіл з розподіленими параметрами, для розрахунку характеристик компонентів на основі перелаштовуваних мікросмужкових ліній, були отримані залежності еквівалентних параметрів цих ліній, зокрема ефективної діелектричної проникності та характеристичного опору від нормованої висоти повітряного проміжку між сигнальним електродом та підкладкою для різних співвідношень ширини сигнального електроду до висоти підкладки та для різних значень діелектричної проникності підкладки. Показано, що діапазон перелаштування ефективної діелектричної проникності збільшується при збільшенні діелектричної проникності підкладки та співвідношення ширини сигнального електроду до висоти підкладки. Проте, при висоті повітряних проміжків близьких до нуля, зменшення ширини сигнального електрода викликає збільшення чутливості ефективної діелектричної проникності до зміни висоти повітряної неоднорідності. Отримані результати дозволяють виробити рекомендації щодо зменшення необхідних переміщень сигнального електроду для перелаштування шляхом збільшення діелектричної проникності підкладки, зменшення ширини сигнального електроду та висоти підкладки.
2. На основі теорії кіл з розподіленими параметрами, запропонована схемна модель перелаштовуваного шлейфового резонатора, яка дозволяє спростити розрахунки характеристик шлейфового резонатора порівняно з методами скінченних елементів і скінченних інтегралів.
3. Отримані нормовані залежності резонансної частоти перелаштовуваних мікросмужкових шлейфового та кільцевого резонаторів від нормованої величини повітряного проміжку. Показано, що збільшення величини повітряного проміжку на одиниці відсотків від висоти підкладки призводить до перелаштування резонансної частоти на десятки відсотків, що дозволяє використовувати для електромеханічного перелаштування мікроелектромеханічні системи та п'єзоелектричні актюатори.
4. З метою мінімізації дисипативних втрат у мікромеханічно перелаштовуваних мікросмужкових лініях були отримані залежності втрат у діелектричних та металічних частинах лінії від висоти повітряного проміжку, нормованої до висоти підкладки. Показано, що при збільшенні нормованого повітряного проміжку втрати у діелектрику підкладки та у металічних частинах зменшуються, але збільшуються при збільшенні співвідношення ширини сигнального електроду до висоти підкладки.
5. Отримані нормовані залежності власної добротності і коефіцієнта зв'язку перелаштовуваних мікросмужкових шлейфового та кільцевого резонаторів від нормованої висоти повітряного проміжку. Показано, що при повітряних проміжках у декілька відсотків від висоти підкладки мікромеханічний метод перелаштування не погіршує власну добротність резонаторів. Зменшення співвідношення ширини сигнального електрода до висоти підкладки призводить до збільшення власної добротності за рахунок зменшення дисипативних втрат. Отримані результати надають можливість оптимізувати значення власної добротності внаслідок вибору конструктивних параметрів резонатора.
6. З метою створення мікросмужкових резонаторів з термостабілізацією резонансної частоти були отримані залежності температурного коефіцієнта резонансної частоти шлейфового мікросмужкового резонатора з повітряною неоднорідністю між сигнальним електродом та підкладкою. Отримані залежності чутливості резонансної частоти до параметрів резонатора, які входять до рівняння температурного коефіцієнта резонансної частоти, корені якого є точками термостабілізації для певних співвідношень висоти повітряного проміжку до висоти підкладки.
7. Показано, що у кільцевого резонатора, для найбільш ефективного перелаштування резонансної частоти, існує оптимальне значення співвідношення ширини сигнального електроду до зовнішнього радіусу. Отримані залежності оптимального співвідношення ширини сигнального електроду кільцевого резонатора до його зовнішнього радіусу, та виявлено, що оптимальне співвідношення збільшується при збільшенні діелектричної проникності підкладки та зменшенні висоти підкладки.
Особиста участь автора в одержанні наукових та практичних результатів, що викладені у дисертаційній роботі.
У дисертаційній роботі узагальнено результати теоретичних та експериментальних досліджень, виконаних автором дисертації у співавторстві.
Автором особисто одержано такі результати:
· Запропонована методика розрахунку еквівалентних параметрів мікромеханічно перелаштовуваної мікросмужної лінії та втрат у діелектрику підкладки та металічних частинах мікросмужкової лінії з керованою повітряною неоднорідністю, що базується на ідентифікації параметрів довгої лінії, включеної між портами з відомими хвильовими опорами, шляхом розв'язку задачі апроксимації елементів матриці розсіювання, отриманої методом скінченних елементів.
· Запропонована методика розрахунку резонансної частоти, власної добротності та коефіцієнта зв'язку мікросмужкових перелаштовуваних резонаторів, що базується на ідентифікації характеристик резонатора з еквівалентної схеми зв'язаної системи і методів теорії ланцюгів, шляхом розв'язку задачі апроксимації елементів матриці розсіювання, отриманої методом скінченних елементів.
· Виготовлені експериментальні зразки мікросмужкових шлейфового і кільцевого резонаторів та розроблені їх моделі, виконані експериментальні дослідження та теоретичні розрахунки. Проведено порівняння характеристик резонаторів розрахованих теоретично та експериментальних даних.
· Проведено аналіз впливу фізико-топологічних параметрів перелаштовуваних резонаторів на залежності резонансної частоти, власної добротності та коефіцієнта зв'язку від розміру керованої повітряної неоднорідності.
· Запропоновано методику компенсації зміни резонансної частоти мікросмужкових перелаштовуваних резонаторів внаслідок впливу температури.
Апробація результатів дисертації
Основні результати дисертації доповідались та обговорювались на: 30-ій, 31-ій, 32-ій, 33-ій і 34-ій міжнародних науково-технічних конференціях "Електроніка і нанотехнології" (2010, 2011, 2012, 2013, 2014 рр., м. Київ); 21-ій, 22-ій і 23-ій міжнародних конференціях "НВЧ техніка і телекомунікаційні технології "КрыМиКо" (2011 р., 2012 р., 2013 р. г. Севастополь); міжнародній конференції з обробки сигналів "СПС-2011" (2011 р., м. Ягранка, Польща); Другій Всеросійській науково-технічній конференції "Електроніка і мікроелектроніка НВЧ" (2013 р., м. Санкт-Петербург, Росія); міжнародній науково-технічній конференції "Радіотехнічні поля, сигнали, апарати та системи", (2014 р., м. Київ, Україна); 13-ій міжнародній конференції "Фізика діелектриків (Діелектрики 2014)", (2014 р., м. Санкт-Петербург, Росія).
Публікації. За темою дисертації опубліковано 19 наукових праць, з них 5 - у провідних фахових виданнях, 1 патент на корисну модель та 13 - у матеріалах та тезах конференцій.
Структура і зміст роботи. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновку, викладених на 146 сторінках машинописного тексту, списку використаних джерел із 175 публікацій вітчизняної та зарубіжної літератури. Робота містить 78 ілюстрацій, 4 таблиці, 2 додатки. Загальний обсяг роботи - 178 сторінок.
Основний зміст роботи
У вступі наведено загальну характеристику роботи, обґрунтовано актуальність проблеми, сформульовано мету та основні завдання досліджень, викладено наукову новизну роботи, показано практичну цінність отриманих результатів.
У першому розділі проведено аналіз наукових джерел щодо наявних рішень у сфері конструювання перелаштовуваних резонансних елементів, зокрема мікросмужкових резонаторів, з якого випливає, що в більшості розглянутих конструкцій резонаторів існує проблема зменшення власної добротності при внесені в їх структуру управляючих елементів. На основі здійсненого аналізу публікацій у вітчизняних та зарубіжних виданнях обґрунтовано вибір напряму досліджень і визначені завдання дисертаційної роботи.
Розглянуто різноманітні способи керування резонансною частотою перелаштовуваного резонатора і встановлено, що механічний спосіб зберігає високу добротність резонатора, але не може застосовуватись для автоматизованого управління; магнітний спосіб забезпечує перелаштування в широкому діапазоні, проте для створення сильного магнітного поля необхідно забезпечити високе значення струму в індуктивних котушках, що не припустимо для портативних рішень; оптичний спосіб має високу швидкодію, однак забезпечує перелаштування в малому діапазоні частот; електричний спосіб дає змогу застосувати адаптивні алгоритми керування за допомогою мікропроцесора, проте зменшує добротність резонансних елементів у зв'язку з виникненням додаткових втрат, зумовлених втратами в елементах керування. Мікромеханічний спосіб поєднує в собі переваги механічного та електричного способу керування і забезпечує керування резонансною частотою в широкому діапазоні, при цьому зберігаючи високу добротність резонансної системи. Таким чином, для керування резонансною частотою перелаштовуваного резонатора у роботі було обрано мікромеханічний спосіб керування.
Завдяки сумісності з інтегральною технологією, в якості основного типу резонансного елементу, розглядалися відрізки смужкових ліній передач. Встановлено, що для реалізації мікромеханічного методу перелаштування найбільше підходять мікросмужкові лінії, що викликано відносною простотою впровадження керованої неоднорідності між сигнальним електродом і підкладкою, перпендикулярно лініям напруженості електричного поля. Зокрема у компланарній лінії подібна неоднорідність не вносить достатнього збурення електромагнітного поля для ефективного керування її еквівалентними параметрами, а у щілинній лінії відрив електроду призведе до руйнування її конструкції. Тому в роботі в основному розглядаються мікромеханічно перелаштовувані резонатори на основі мікросмужкових ліній.
У другому розділі запропоновано методику знаходження еквівалентних параметрів МСЛ з керованою повітряною неоднорідністю (рис.1а), пошуком мінімального відхилення елементів матриці розсіювання, знайдених розв'язанням електродинамічної задачі методом скінченних елементів (МСЕ) та наступними функціями, отриманими методами теорії кіл з розподіленими параметрами для еквівалентної схеми перелаштовуваної МСЛ:
, (1)
, (2)
де - характеристичний опір перелаштовуваної МСЛ, - імпеданс на кінцях мікросмужкової лінії, - стала поширення, - циклічна частота, - швидкість світла у вакуумі, - ефективна діелектрична проникність, - довжина відрізку МСЛ.
Залежності еквівалентних параметрів, отримані запропонованою методикою, були підтверджені експериментально при дослідженні поздовжньо однорідної мікросмужкової лінії, з підкладкою розмірами 30х30х10 мм і наступними параметрами: товщина підкладки h = 1,6 мм, діелектрична проникність = 4,3, ширина сигнального електрода w = 3 мм. Діелектрик на якому був нанесений рухомий електрод виконувався з тефлону ( = 2,08) і полікору ( = 10). На рис.1б наведені залежності дійсної частини нормованої ефективної діелектричної проникності від висоти повітряного проміжку, нормованого на висоту підкладки, отримані запропонованим методом та в результаті експерименту.
а)
б)
Рис.1. Структура МСЛ з керованою повітряною неоднорідністю (а), експериментальні та розраховані залежності ефективної діелектричної проникності (б).
Розраховані запропонованою методикою залежності ефективної діелектричної проникності та характеристичного опору перелаштовуваної МСЛ від висоти повітряного проміжку, нормованого на висоту підкладки, для різних значень діелектричної проникності підкладки та різних співвідношень ширини сигнального електроду до висоти підкладки приведені на рис.2. З отриманих залежностей видно, що збільшення повітряного проміжку всього на декілька відсотків від висоти підкладки призводить до перелаштування ефективної діелектричної проникності на десятки відсотків. Такі переміщення, для товщини підкладки в декілька міліметрів, складають десятки мікрометрів і можуть бути використані для мікромеханічного перелаштування ефективної діелектричної проникності.
Показано, що при збільшенні повітряного проміжку значення ефективної діелектричної проникності зменшуються, а значення характеристичного опору збільшуються.
Збільшення діапазону зміни ефективної діелектричної проникності можна досягти шляхом збільшення діелектричної проникності підкладки, чи збільшенням співвідношення ширини сигнального електроду до висоти підкладки.
Зокрема характеристичний опір збільшується при зменшенні діелектричної проникності підкладки та співвідношення ширини сигнального електроду до висоти підкладки.
Рис. 2. Еквівалентні параметри мікросмужкової лінії з керованою повітряною неоднорідністю: нормована ефективна діелектрична проникність (а, б), характеристичний опір. (в, г).
Враховуючи те, що втрати у діелектрику підкладки та у металічних частинах МСЛ адитивні і можуть розглядатися окремо, у випадку коли стала поширення набагато більша ніж коефіцієнт затухання, тобто втрати відносно малі. Розраховані залежності уявної частини ефективної діелектричної проникності (Рис.3), яка характеризує діелектричні втрати та втрати у металічних частинах МСЛ . Діелектричні втрати було нормовано на тангенс кута діелектричних втрат підкладки tgд, а металічні втрати на корінь з питомої провідності металу у, корінь з частоти f та висоту підкладки. Нормовані значення втрат не залежать від тангенса кута діелектричних втрат, питомої електропровідності металу, частоти та висоти підкладки МСЛ. Для випадку нескінченно широких електродів отримані асимптотичні залежності для дійсної та уявної частини діелектричної проникності.
Рис.3. Нормовані залежності діелектричних втрат (а, б) та втрат у металічних частинах МСЛ (в, г) від висоти повітряного проміжку, нормованого на висоту підкладки.
На підставі аналізу отриманих даних встановлено, що впровадження повітряної неоднорідності між сигнальним електродом та підкладкою МСЛ призводить до зниження дисипативних втрат як у діелектрику підкладки, так і в металічних частинах лінії. Дисипативні втрати збільшуються при збільшенні діелектричної проникності підкладки, але вперше було встановлено, що чим більша її велична, тим сильніший вплив повітряної неоднорідності на втрати. За рахунок зростання об'єму лінії де електричне поле однорідне, збільшення співвідношення ширини сигнального електроду до висоти підкладки призводить до збільшення діелектричних втрат, а зменшення ширини сигнального електроду та висоти підкладки до збільшення втрат у металічних частинах МСЛ.
З проаналізованих залежностей дійсної та уявної частин ефективної діелектричної проникності випливає, що зменшення висоти підкладки дозволяє досягти необхідної зміни ефективної діелектричної проникності при менших повітряних проміжках, але також це викликає збільшення дисипативних втрат у МСЛ. Тому існує компроміс між діапазоном перелаштування ефективної діелектричної проникності та дисипативними втратами.
У третьому розділі запропонована конструкція мікросмужкового шлейфового резонатора з мікромеханічним перелаштування резонансної частоти (рис.4в). Шлейфовий резонатор складається з двох частин, які нанесені на діелектрики з різним значенням діелектричної проникності. Перелаштування здійснюється шляхом вертикального переміщення рухомої частини відносно нерухомої.
На основі теорії ланцюгів з розподіленими параметрами розроблена еквівалентна схема шлейфового резонатора (рис.4а), яка дозволяє спростити розрахунок характеристик резонатора в порівнянні з МСЕ і МСІ. Конденсатори C1 та моделюють зв'язок вхідної та вихідної лінії зі шлейфом. Їх ємності залежать від ширини збуджуючих ліній, висоти і діелектричної проникності підкладки. Розрахунок ємностей конденсаторів C1 та описано у літературі. Характеристичний опір та ефективна діелектрична проникність збуджуючих ліній (Z0, е0), нерухомої (Zl, еl) та рухомої (Zm, еm) частин шлейфу розраховуються методикою запропонованою у другому розділі. Ємність конденсатора Cs між рухомою на нерухомою частинами шлейфу визначалась пошуком мінімального відхилення елементів матриці розсіювання, знайдених розв'язанням електродинамічної задачі методом скінченних елементів (МСЕ) та методами теорії кіл з розподіленими параметрами. Залежність ємності конденсатора Cs нормована на ширину шлейфового резонатора від нормованої величини повітряного проміжку наведена на рис.4г.
Для вимірювання частотних залежностей резонаторів від величини повітряного проміжку використовувався експериментальний стенд, показаний на рис.4б. Нерухома частина резонатора 5 фіксувалася гвинтами до пластикової основи 3, а рухома частина до прокладки 2 з низькою діелектричною проникністю. Переміщення рухомої частини та вимірювання цього переміщення здійснювалося мікрометричним гвинтом 1 - Mitutoyo Digimatic Micrometer Head, Series 350, який закріплювався на металічному каркасі. Коаксіальними кабелями 4 нерухома частина резонатора підключалася до векторного аналізатора електричних схем Agilent 8510c Vector Network Analyzer.
Рис.4. Еквівалентна схема (а), експериментальний стенд (б), конструкція мікросмужкового шлейфового резонатора з мікромеханічним перелаштуванням резонансної частоти (в), залежність ємності конденсатора CS між рухливою і нерухомою частинами резонатора (г), резонансної частоти (д) від висоти повітряного проміжку та експериментальний зразок шлейфового резонатора (е).
В роботі показано, що переміщення рухомої частини мікросмужкового шлейфового резонатора відносно нерухомої призводить до перелаштування його резонансної частоти на десятки відсотків без погіршення власної добротності резонатора, при зміні повітряного проміжку на декілька відсотків від висоти підкладки (рис 4д). Подібні мікроскопічні переміщення дозволяють реалізувати електромеханічне керування резонансною частотою при використанні п'єзоелектричних актюаторів та МЕМС.
Проведено розрахунок похибки експериментального вимірювання резонансної частоти при перелаштуванні мікросмужкового шлейфового резонатора (рис.5а). Верхня межа відносної похибки вимірювання резонансної частоти резонатора була розрахована з урахуванням статистичної незалежності похибки прямого вимірювання частоти та похибок вимірювань геометричних розмірів і електрофізичних параметрів резонатора, визначаючих резонансну частоту:
, (3)
де - відносна похибка встановлення частоти генератора, - відносна похибка непрямих вимірювань. Остання була розрахована за формулою:
, (4)
де - чутливості резонансної частоти до зміни діелектричної проникності підкладки, висоти підкладки, електричної довжини резонатора, ширини сигнального електрода, висоти повітряного проміжку відповідно, - відносна похибка вимірювання діелектричної проникності, , , , - відносні похибки вимірювань геометричних розмірів резонатора. Чутливість резонансної частоти до зміни параметрів резонатора знаходились чисельним диференціюванням залежностей резонансних частот шлейфового резонатора до відповідного параметру. Найбільший внесок у похибку вимірювань резонансної частоти вносить чутливість резонансної частоти від величини повітряного проміжку , яка також відображає ефективність перелаштування резонансної частоти.
Рис.5. Залежності похибки експериментального визначення резонансної частоти (а), чутливості резонансної частоти до зміни висоти повітряного проміжку (б, в) та температурного коефіцієнта резонансної частоти від висоти повітряного проміжку (г).
Запропоновано методику компенсації зсуву резонансної частоти шлейфового резонатора при впливі температури, шляхом впровадження повітряної неоднорідності між сигнальним електродом та підкладкою.
Висота повітряного проміжку знаходиться розв'язанням рівняння (5), для випадку коли температурний коефіцієнт резонансної частоти TKf рівний нулю:
, (5)
де - температурний коефіцієнт діелектричної проникності підкладки, - теплові коефіцієнти розширення підкладки та металевих частин резонатора відповідно.
В роботі було проаналізовано вплив висоти повітряної неоднорідності між рухомою частиною мікросмужкового резонатора та підкладкою на його енергетичні характеристики. Ідентифікація значень резонансної частоти , власної добротності та коефіцієнта зв'язку відбувалася розв'язанням задачі апроксимації шляхом мінімізації відхилення елементів матриці розсіювання, розрахованих методом скінченних елементів та за формулою, отриманою методом теорії кіл для еквівалентної схеми зв'язаної системи:
, (6)
де , - робоча частота.
Залежності резонансної частоти, власної добротності та коефіцієнта зв'язку шлейфового резонатора від висоти повітряного проміжку, нормованого на висоту підкладки, показані на рис.6. З отриманих результатів видно, що при близьких до нуля повітряних проміжках, за рахунок зменшення дисипативних втрат, залежність власної добротності резонаторів має зростаючий характер. Проте при збільшенні повітряного проміжку зменшується напруженість електричного поля під рухливим електродом, а разом з цим і величина накопичуваної під ним енергії. Тому залежність власної добротності має максимум, а далі спадає за рахунок зменшення енергії, накопичуваної під рухливим електродом. Встановлено, що збільшення співвідношення ширини сигнального електроду до висоти підкладки при домінуванні діелектричних втрат (рис.6г) та зменшення ширини сигнального електроду та висоти підкладки при домінуванні втрат у металічних частинах МСЛ, призводить до зменшення власної добротності у зв'язку зі збільшенням дисипативних втрат.
Рис.6. Залежності резонансної частоти від величини повітряного проміжку (а), нормовані залежності власної добротності (б, г), коефіцієнта зв'язку з лінією (в) від висоти нормованого повітряного проміжку.
У четвертому розділі запропоновано конструкцію мікросмужкового кільцевого резонатора з мікромеханічним перелаштуванням резонансної частоти, яка складається зі збуджуючих ліній довжиною v і шириною w, кільцевого резонатора із зовнішнім радіусом ro та внутрішнім радіусом ri, розташованого від збуджуючих ліній на відстані g (рис.7а). Кільцевий резонатор складається з нерухомої та рухомої частин, які нанесені на діелектрики з різним значенням діелектричної проникності. Перелаштування резонансної частоти кільцевого резонатора здійснювалось переміщенням рухомих частин над підкладкою на висоту d.
Запропоновано еквівалентну схему кільцевого резонатора на основі теорії кіл з розподіленими параметрами, у якій нерухомі та рухомі частини резонатора описані характеристичним опорам Z1 і Z2 та ефективною діелектричною проникністю е1 і е2 відповідно (рис.7г). Значення еквівалентних параметрів однорідних відрізків резонатора знаходилися методикою наведеною у другому розділі. Конденсатори ємністю Cs моделюють повітряні проміжки між рухомими та нерухомими частинами кільцевого резонатора при перелаштуванні і розраховуються аналогічно, як у випадку шлейфового резонатора. Значення резонансної частоти були отримані за умови узгодженого навантаження виходу до входу еквівалентної схеми, наведеної на рис.7г. Результати теоретичних розрахунків добре узгоджуються з експериментальними даними, що були отримані на експериментальному стенді, подібному до стенду для шлейфового резонатора (рис.7в).
Рис.7. Структура (а) та експериментальний зразок (б) мікросмужкового кільцевого резонатора з мікромеханічним перелаштуванням резонансної частоти, залежності резонансної частоти кільцевого резонатора від висоти повітряного проміжку (в) та еквівалентна схема на основі теорії ланцюгів з розподіленими параметрами (г).
З залежності резонансного хвилевого числа нормованого на електричну довжину кільцевого резонатора від висоти повітряного проміжку (рис.8а) видно, що при збільшенні діелектричної проникності підкладки кільцевого резонатора збільшується діапазон зміни хвилевого числа та його чутливість до висоти повітряного проміжку. Нормоване резонансне хвилеве число не залежить від абсолютних розмірів кільцевого резонатора і дозволяє визначити ефективність мікромеханічного перелаштування резонансної частоти.
Отримано залежності відносної зміни резонансної частоти від висоти повітряного проміжку для різних співвідношень ширини кільцевого резонатора до його радіусу (рис.8б). Показано, що для найбільш ефективного перелаштування резонансної частоти існує оптимальне значення співвідношення ширини кільцевого резонатора до його радіусу. Наявність оптимального значення пов'язане з тим, що не дивлячись на збільшення діапазону перелаштування ефективної діелектричної проникності при збільшенні ширини сигнального електроду, при цьому зменшується електрична довжина керованої повітряної неоднорідності, що призводить до зменшення ефективності перелаштування резонансної частоти. В дисертації наведені залежності значення оптимального співвідношення ширини кільцевого резонатора до його радіусу від висоти та діелектричної проникності підкладки та показано, що оптимальне значення збільшується при зменшенні висоти підкладки та збільшенні діелектричної проникності матеріалу підкладки.
Рис.8. Залежності нормованого резонансного хвильового числа від висоти повітряного проміжку для різних значень діелектричної проникності підкладки (а) та відносної зміни резонансної частоти від висоти повітряного проміжку для різних співвідношень ширини кільцевого резонатора до його зовнішнього радіусу (б).
Проаналізовані залежності власної добротності і коефіцієнта зв'язку кільцевого резонатора від його фізико-топологічних параметрів. Зміна проміжку g між збуджуючими лініями і кільцевим резонатором, а також довжина збуджуючих ліній v, практично не впливають на власну добротність резонатора, проте мають сильний вплив на коефіцієнт зв'язку кільцевого резонатора з лінією. Так збільшення проміжку g призводить до зменшення коефіцієнта зв'язку кільцевого резонатора з лінією, при цьому абсолютні значення коефіцієнта зв'язку зменшуються при збільшенні діелектричної проникності підкладки та збільшенні різниці хвильових опорів збуджуючих ліній та кільцевого резонатора. При збільшенні довжини збуджуючих ліній коефіцієнт зв'язку зростає, за рахунок збільшення площі взаємодії кільцевого резонатора з лінією і появи додаткових точок збудження, при цьому абсолютні значення коефіцієнта зв'язку збільшуються при збільшенні діелектричної проникності підкладки та зменшенні співвідношення зовнішнього радіусу кільцевого резонатора до його ширини. Вплив повітряного проміжку d на власну добротність і коефіцієнт зв'язку кільцевого резонатора має тенденції подібні до шлейфового резонатора. При невеликих значеннях повітряного проміжку власна добротність і коефіцієнт зв'язку збільшуються за рахунок зменшення дисипативних втрат у металічних та діелектричних частинах резонатора. Проте при подальшому збільшенні повітряного проміжку кількість накопичуваної енергії під рухливими електродами зменшується і власна добротність зменшується.
Висновки по роботі
У роботі досягнуто таких наукових та практичних результатів.
1. В якості альтернативи до існуючих методів перелаштування, елементи яких погіршують власну добротність резонатора, було запропоновано використовувати мікромеханічний метод, який забезпечує плавне перелаштування резонансної частоти в широкому діапазоні частот без погіршення власної добротності резонатора, як по відношенню до не перелаштовуваного резонатора, так і при перелаштуванні.
2. Реалізовано мікромеханічний метод перелаштування резонансної частоти мікросмужкових резонаторів шляхом внесення в структуру резонатора відрізка мікросмужкової лінії з керованою повітряною неоднорідністю між сигнальним електродом та підкладкою лінії. Повітряна неоднорідність викликає сильне збурення електромагнітного поля, внаслідок появи тангенціальної складової поля на границі поділу діелектрика підкладки та повітря, що призводить до зміни ефективної діелектричної проникності і, в результаті, до перелаштування резонансної частоти.
3. Показано, що досягати тих самих значень перелаштування, але меншими переміщеннями сигнального електроду можливо двома шляхами: збільшенням діелектричної проникності підкладки та зменшенням висоти підкладки. Для цього були отримані залежності характеристичного опору і ефективної діелектричної проникності однорідної мікросмужкової лінії з мікромеханічним перелаштуванням від висоти повітряної неоднорідності, нормованої на висоту підкладки, для різних значень діелектричної проникності підкладки та для різних співвідношень ширини сигнального електроду до висоти підкладки. Виявлено, що збільшення діелектричної проникності підкладки та зменшення висоти підкладки призводить до збільшення діапазону зміни ефективної діелектричної проникності.
4. Виявлено, що внесення повітряного проміжку між сигнальним електродом мікросмужкової лінії і діелектричною підкладкою призводить до зменшення як діелектричних втрат, так і втрат у металічних частинах лінії за рахунок перерозподілу електромагнітної енергії між повітрям і підкладкою. При зростанні діелектричної проникності підкладки збільшуються дисипативні втрати, але при цьому досягається більш значне зниження втрат при збільшенні висоти повітряного проміжку. При збільшенні співвідношення ширини сигнального електроду до висоти підкладки збільшуються втрати у діелектрику підкладки, а втрати у металічних частинах МСЛ збільшуються при зменшенні ширини сигнального електроду та висоти підкладки.
5. Запропонована еквівалента схема перелаштовуваного шлейфового резонатора за допомогою якої методами теорії кіл з розподіленими параметрами розраховані характеристики резонатора, що дозволяє спростити розрахунки характеристик шлейфового резонатора у порівнянні із методами скінченних елементів і скінченних інтегралів, маючи при цьому добре узгодження результатів із експериментом.
6. Показано доцільність реалізації мікромеханічного методу перелаштування за допомогою МЕМС рушіїв та п'єзоелектричних актюаторів за рахунок мікроскопічних переміщень сигнального електроду, необхідних для перелаштування. Резонансні частоти мікросмужкових перелаштовуваних шлейфового і кільцевого резонатора мають високу чутливість до зміни висоти повітряного проміжку, збільшення якого на відсотки від висоти підкладки призводить до зміщення резонансної частоти на десятки відсотків в залежності від діелектричної проникності підкладки та співвідношення довжин рухомої та нерухомої металічних частин резонатора.
7. Встановлено максимум залежності власної добротності мікросмужкових резонаторів від висоти повітряного проміжку. При зміні повітряного проміжку від нуля до точки максимуму власна добротність збільшується за рахунок зменшення дисипативних втрат. Показано, що власна добротність резонаторів мікромеханічним перелаштуванням завжди залишається більшою, ніж власна добротність неперелаштовуваного резонатора, а мікромеханічний метод перелаштування не погіршує власну добротність резонаторів при перелаштуванні.
8. Показана можливість термостабілізації резонансної частоти мікросмужкового шлейфового резонатора за рахунок внесення в його структуру відрізка мікросмужкової лінії з повітряною неоднорідністю. Запропоновано компенсацію зсуву резонансної частоти за рахунок зміни лінійних розмірів та діелектричної проникності при впливі температури, досягається вибором такого повітряного проміжку при якому температурний коефіцієнт резонансної частоти буде рівним нулю.
9. Встановлено оптимальне співвідношення ширини сигнального електроду до зовнішнього радіусу мікросмужкового кільцевого резонатора, при якому діапазон прелаштування резонансної частоти найбільший. З отриманих залежностей оптимального співвідношення ширини сигнального електрода мікросмужкового кільцевого резонатора до зовнішнього радіуса випливає, що його значення збільшується при зменшенні висоти підкладки та збільшується при зміні діелектричної проникності підкладки.
10. Результати дисертації були впроваджені у виробництво вимірювальної техніки на фірмі “Теском”, м. Ільсан, Республіки Кореї., а також використані у НДР присвяченій розробці нових методів дослідження нанорозмірних плівок (EuTiO3, BiFeO3, DyScO3 та ін.) для потреб наноприладів НВЧ та спінтроніки, номер державної реєстрації № 0111U003086 від 30.12.2013 р.
Список опублікованих праць за темою дисертації
1. Сергиенко П.Ю. Тестирование низкоэнергопотребляющего и высокоскоростного режимов работы устройств Bluetooth / Сергиенко П.Ю., Савин К.Г., Прокопенко Ю.В. // Н. - техн. сб. "Электроника и связь", тематический выпуск "Электроника и нанотехнологии". - 2010. - № 4. - С.188 - 191.
2. Сергиенко П.Ю. Перестраиваемые фильтры СВЧ на основе микрополосковой линии / П.Ю. Сергиенко, К. Г Савин, Б.Б. Працюк, Ю.В. Прокопенко // Н. - техн. сб. "Электроника и связь", тематический выпуск "Электроника и нанотехнологии". - 2011. - № 4. - С.53 - 56.
3. Pratsiuk B. Improving of dielectric resonator coupling with rectangular waveguide / B. Pratsiuk, K. Savin, P. Sergiyenko [et al.] // Proc. of SPIE. - 2011. - Vol.8008. - P.800811 - 800816. (іноземне видання)
4. Сергиенко П.Ю. Кольцевой микрополосковый резонатор с микромеханической перестройкой частоты / П.Ю. Сергиенко, Ю.В. Прокопенко // Электроника и связь. - 2012. - № 4. - С.23 - 27.
5. Сергієнко П.Ю. Перелаштування мікросмужкових резонаторів НВЧ без погіршення добротності / П.Ю. Сергієнко, Ю.В. Прокопенко, Ю.М. Поплавко // Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка. Радіоапаратобудування. - 2014. - № 56. - с.75-87.
6. Патент на корисну модель № 73422 "Термостабільний складений діелектричний резонатор", зареєстрований у Державному реєстрі патентів України на корисні моделі 25.09.2012.
7. Сергиенко П.Ю. Перестраиваимые фильтры СВЧ на основе копланарных линий / П.Ю. Сергиенко, К.Г. Савин, Ю.В. Прокопенко, Ю.М. Поплавко // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии: КрыМиКо. - 2011. - ч.2. - С.616 - 617.
8. Sergienko P.Yu. Influence of physical and topological parameters of inhomogeneous microstrip ring resonator on its frequency characteristics / P. Yu. Sergienko, K.G. Savin, Yu.V. Prokopenko, Yu.M. Poplavko // Microwave and Telecommunication Technology: CriMiCo. - 2012. - v.2. - P.585 - 596.
9. Sergienko P.Yu. Tunable Band-stop and Band-pass filters based on microstrip stub resonators / P. Yu. Sergienko, Yu. V. Prokopenko, Yu. M. Poplavko, G. Vandenbosch // Microwave and Telecommunication Technology: CriMiCo. - 2013. - v.2. - P.649 - 651.
10. Sergienko P. Tunable Microwave Filters Based on Microstrip Line / P. Sergienko, K. Savin, B. Pratsiuk, Yu. Prokopenko // Electronics and Nanotechnology. - 2011. - P.186.
11. Pratsiuk B. Improving of dielectric resonator coupling with rectangular waveguide / B. Pratsiuk, K. Savin, P. Sergiyenko [et al.] // Signal Processing Symposium, June 8-10, 2011. - Jachranka Village. - 2011. - P.45 - 50.
12. Savin K. Tuning of Microstrip Filters / K. Savin, P. Sergiyenko, B. Pratsiuk, Y. Prokopenko // Signal Processing Symposium, June 8-10, 2011. - Jachranka Village. - 2011 - P. 199 - 204.
13. Sergienko P. Micro-mechanically Tunable Microstrip Ring Resonator / P. Sergienko, Yu. Prokopenko // Electronics and Nanotechnology: ELNANO. - 2012. - P.31 - 32.
14. Golubeva I. Effective Permittivity in Tunable Microstrip and Coplanar Lines / I. Golubeva, V. Kazmirenko, P. Sergienko, Yu. Prokopenko // Electronics and Nanotechnology: ELNANO. - 2012. - P.69 - 70.
15. Sergienko P. Novel Concept for Microstrip Stub Resonant Frequency Control/ P. Sergienko, Yu. Prokopenko, G. Vandenbosch // Electronics and Nanotechnology: ELNANO. - 2013. - P.94 - 98.
...Подобные документы
Структурна схема системи передачі повідомлень. Розрахунок параметрів кодера і декодера простого коду, параметрів АЦП та ЦАП, інформаційних характеристик джерел повідомлень та первинних сигналів, оцінінювання ефективності систем зв'язку з кодуванням.
методичка [205,1 K], добавлен 27.03.2010Проектування ВОЛЗ (волоконно-оптичних ліній зв'язку). Опис цифрової системи комутації EWSD. Телефонні мережі загального користування. Розрахунок телефонного навантаження та кількості з'єднувальних ліній. Визначення структурного складу абонентів мережі.
курсовая работа [251,4 K], добавлен 23.08.2014Структурна схема системи передавання дискретних повідомлень. Розрахунок параметрів кодера й декодера простого коду, інформаційних характеристик джерела повідомлень. Вибір коригувального коду й розрахунок перешкодостійкості системи зв’язку з кодуванням.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 28.05.2015Огляд радіонавігаційної системи GPS, мікросмужкових антен та методів електродинамічного аналізу. Розробка моделі багатоканальної плоскої антенної решітки для прийому сигналів GPS на основі квадратного, колового та кільцевого профілю випромінювача.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 31.01.2014Визначення місць розташування вузлів зв'язку та передбачуваних трас прокладки кабельних ліній. Розрахунок еквівалентних ресурсів транспортної мережі. Обгрунтований вибір способів захисту: ліній зв'язку, секцій передачі, з'єднань трактів, апаратури.
курсовая работа [506,1 K], добавлен 05.02.2015Сучасне радіорелейне обладнання. Основні переваги сучасних радіорелейних ліній зв'язку. Діапазон робочих частот. Визначення загасання сигналу в атмосфері. Залежність послаблення сигналу від інтенсивності дощу. Енергетичний розрахунок радіорелейних ліній.
курсовая работа [667,2 K], добавлен 09.08.2015Структурна схема системи передачі. Розрахунок параметрів кодера і декодера простого коду. Інформаційні характеристики джерела повідомлень, завадостійкість демодулятора. Вибір коду, що коректує, і розрахунок завадостійкості системи зв'язку з кодуванням.
курсовая работа [847,4 K], добавлен 09.04.2010Призначення та види вимірювань. Діючі стандарти та технічні умови оформлення параметрів та характеристик волоконно-оптичного зв'язку. Методи знаходження пошкоджень у ВОЛЗ. Вимірювання потужності оптичного випромінювання та геометричних параметрів ОВ.
контрольная работа [115,2 K], добавлен 26.12.2010Визначення місць розташування вузлів зв’язку та передбачуваних трас прокладки кабельних ліній. Вибір необхідних видів мультиплексорів і їхньої кількості. Обґрунтування способів захисту: ліній зв’язку, секцій передачі, з’єднань трактів, апаратури.
курсовая работа [607,3 K], добавлен 05.02.2015Аналіз залежності вольтамперних характеристик фотодіода від фізичних параметрів напівпровідника. Розрахунок фотодіода з метою отримання бажаних параметрів вольтамперних характеристик. Зміна вольтамперної характеристики переходу під дією випромінювання.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 11.09.2014Вибір конструктивної схеми. Розробка циліндричного перетворювача, що має форму кільця. Розрахунки еквівалентних електричних і механічних параметрів. Частота перетворювача у робочому середовищі. Активна складова механічного опору. Електрична добротність.
контрольная работа [125,0 K], добавлен 07.05.2011Встановлення взаємозв’язків характеристик режимів використання лінії зв’язку поміж собою. Аналіз характеристик для оптимального і неоптимального режимів. Спосіб лінійної двупараметричної інтерполяції нормованої середньої тривалості обслуговування.
автореферат [123,2 K], добавлен 17.04.2013Обґрунтування і перелік необхідних видів відділового телефонного оперативно-технологічного зв'язку і ланцюгів автоматики. Кабельна лінія зв'язку на основі електричного кабелю. Утримання кабелю під надлишковим тиском. Розрахунок швидкодії системи.
курсовая работа [225,3 K], добавлен 26.02.2009Вивчення параметрів частотно-модульованих сигналів (девіація, коефіцієнт модуляції). Аналіз ширини спектру частотно-модульованого коливання в залежності від коефіцієнта модуляції. Використання частотних демодуляторів у техніці зв’язку, розрахунок схеми.
дипломная работа [763,9 K], добавлен 23.01.2010Розрахунок технічних параметрів імпульсної оглядової радіолокаційної станції. Потужність шуму, коефіцієнт спрямованої дії антени передавача. Ефективна площина антени приймача. Енергія зондуючого сигналу: вибір та опис. Схема захисту від пасивних завад.
курсовая работа [994,2 K], добавлен 19.10.2010Методика розрахунку кільцевої форми осердя з прямокутною петлею гістерезису при імпульсному діянні. Розроблення програми на базі математичної моделі розрахунку для розрахунку геометричних параметрів осердя та побудови графічної моделі петлі гістерезису.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 07.02.2010Аналіз статистичних характеристик і параметрів переданого повідомлення. Характеристики і параметри сигналів широко-імпульсної модуляції. Врахування перешкод в лінії зв’язку. Розрахунок характеристик приймача. Вибір схем модулятора і демодулятора.
курсовая работа [173,3 K], добавлен 22.11.2009Рівняння сімейства вольтамперних характеристик фотодіода. Перехід, освітлений перпендикулярно. Аналіз залежності вольтамперних характеристик фотодіода від фізичних параметрів напівпровідника. Порядок розрахунку чутливості фотодіода для випромінювання.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 08.07.2014Конфігурація мережі. Характеристика і технічні дані обраної системи передач. Вибір типу оптичного кабелю. Розрахунок параметрів лінійного тракту. Розрахунок техніко-економічних показників для проектованої волоконно-оптичної лінії зонового зв'язку.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 02.02.2011Розробка структури цифрового лінійного тракту і структурної схеми каналу зв'язку. Теоретичний аналіз алгоритму роботи модулятора. Опис роботи ідеального приймача. Ймовірність помилкового прийому комбінації коду Хемінга та безнадлишкового коду МТК-2.
курсовая работа [444,5 K], добавлен 09.01.2014
