Preview

Российский технологический журнал

Расширенный поиск

Аналитические выражения для электродинамических параметров экранированной микрополосковой линии

https://doi.org/10.32362/2500-316X-2021-9-4-68-76

Полный текст:

Аннотация

На базе электродинамической модели экранированной микрополосковой линии, построенной на основе проекционного метода при использовании чебышевского базиса, который в явном виде учитывает краевые особенности поля, разработана математическая модель микрополосковой линии с полосковым проводником, ширина которого не превышает высоты подложки. При этом плотность тока на полосковом проводнике аппроксимируется только одной базисной функцией. Представлены аналитические выражения в виде суммы медленно и быстро сходящихся рядов для определения основных электродинамических параметров линии – волнового сопротивления и коэффициента замедления. Вследствие логарифмических особенностей медленно сходящиеся ряды просуммированы и преобразованы в быстро сходящиеся степенные ряды. Помимо этого, для основных электродинамических параметров открытой микрополосковой линии в квазистатическом приближении приведены предельные выражения в виде несобственных интегралов. Вследствие логарифмических особенностей эти интегралы также преобразованы в быстро сходящиеся степенные ряды. В результате получены простые приближенные формулы, которые позволяют рассчитать коэффициент замедления и волновое сопротивление линии с погрешностью, не превышающей 1% при ширине полоскового проводника меньше удвоенной толщины подложки. Представлены результаты расчета электродинамических параметров, полученных на основе разработанной математической модели и на основе проекционного метода с точностью до 5 значащих цифр. Приведенные результаты позволяют установить границы применимости квазистатического приближения и определить погрешность расчета коэффициента замедления и волнового сопротивления с использованием полученных аналитических выражений. Она не превышает 0.1%, если ширина полоскового проводника меньше удвоенной толщины подложки в широком диапазоне изменения диэлектрической проницаемости подложки и частоты.

Об авторах

А. Н. Коваленко
МИРЭА – Российский технологический университет
Россия

Коваленко Александр Николаевич, д.т.н., профессор, кафедра радиоволновых процессов и технологий Института радиотехнических и телекоммуникационных систем

119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78



А. Д. Ярлыков
МИРЭА – Российский технологический университет
Россия

Ярлыков Алексей Дмитриевич, ассистент, кафедра радиоволновых процессов и технологий Института радиотехнических и телекоммуникационных систем

119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78 



Список литературы

1. Коваленко А.Н. Собственные волны микрополосковой линии.Известия вузов. Радиофизика. 1978;21(2):188−194.

2. Коваленко А.Н. Проекционный метод построения электродинамических моделей полосковых линий. Радиотехника и электроника. 2019;64(2):108−115. https://doi.org/10.1134/S0033849419020128

3. Alexeev P.P., Kirillina E.V. Review of the application and improvement of microstrip lines. In: Proc. of the XV International scientific conference. The strategies of Modern Science Development. May 16–17, 2018. USA North Charleston, p. 65−69.

4. Коваленко А.Н., Козлов А.Ю. К расчету стыка микрополосковых линий. В сб.: «Автоматизированное проектирование устройств СВЧ»: межвузовский сб. научных трудов. М.: МИРЭА; 1988. C. 28−40.

5. Kirschning M.K., Jansen R.H. Accurate model for effective dielectric constant of microstrip with validity up to millimetrewave frequencies. Electronics Letters. 1982;18(6):272−273. https://doi.org/10.1049/el:19820186

6. Jansen R.H., Kirschning M.K. Arguments and an accurate model for the power-current formulation of microstrip characteristic impedance. Arch Elek Ubertragung. 1983;37(3/4):108−112.

7. Котов Е.П., Каплун В.Д., Тер-Маркарян А.А. Полосковые платы и узлы. Проектирование и изготовление. М.: Советское радио; 1979. 248 с.

8. Гупта К., Гардж Р., Чадха Р. Машинное проектирование СВЧ устройств: пер. с англ. М.: Радио и связь; 1987. 432 с.

9. Бахарев С.И., Вольман В.И., Либ Ю.Н. и др. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств. М.: Радио и связь; 1982. 328 с.

10. Priyanka K., Anupma M., Manpreet S.M. Optimized design of shielded microstrip lines using adaptive finite element method. In: Excerpt of the Proceedings of the 2011 COMSOL Conference in Bangalore. 2011. URL: https://www.comsol.fr/paper/download/84093/riyanka_paper.pdf

11. Peric Ć.M., Ilić S., Aleksić S. Quasi-TEM analysis of multilayered shielded microstrip lines using hybrid boundaty element method. In: Engineering Mathematics I. Springer Proceedings in Mathematics & Statistics. 2016. V. 178, p. 115−129. https://doi.org/10.1007/978-3-319-42082-0_8

12. Musa S.M., Sadiku M.N.O. Quasi-static analysis of shielded microstrip lines. In: Excerpt of the Proceedings of the COMSOL Users Conference 2006 Las Vegas. 2006. URL: https://www.comsol.dk/paper/download/100951/Musa.pdf

13. Pantoja J.P., Hernandez-Figueroa H.E., Savu R., Canesqui M.A., Moshkalev S.A. Performance comparison of metallic and graphene buckypaper microstrip transmission lines. In: SBMO/IEEE MTT-S International Microwave and Optoelectronics Conference. 2017, p. 1−5. https://doi.org/10.1109/IMOC.2017.8121104

14. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Физматгиз; 1963. 1100 с.

15. Цыба Е.А., Голубева И.П., Казимиренко В.А., Прокопенко Ю.В. Комплексная эффективная диэлектрическая проницаемость микромеханически перестраиваемых микрополосковых линий. Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 2018;61(2):96−107. https://doi.org/10.20535/S0021347018020048


Дополнительные файлы

1. Поперечное сечение микрополосковой линии
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Посмотреть (36KB)    
Метаданные

На базе электродинамической модели экранированной микрополосковой линии, построенной на основе проекционного метода при использовании «чебышевского» базиса, который в явном виде учитывает краевые особенности поля, разработана математическая модель микрополосковой линии с полосковым проводником, ширина которого не превышает высоты подложки. Приведенные результаты позволяют установить границы применимости квазистатического приближения и определить погрешность расчёта коэффициента замедления и волнового сопротивления с использованием полученных аналитических выражений. Она не превышает 0.1%, если ширина полоскового проводника меньше удвоенной толщины подложки в широком диапазоне изменения диэлектрической проницаемости подложки и частоты. 

Для цитирования:


Коваленко А.Н., Ярлыков А.Д. Аналитические выражения для электродинамических параметров экранированной микрополосковой линии. Российский технологический журнал. 2021;9(4):68-76. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2021-9-4-68-76

For citation:


Kovalenko A.N., Yarlykov A.D. Analytical expressions for electrodynamic parameters of the shielded microstrip line. Russian Technological Journal. 2021;9(4):68-76. (In Russ.) https://doi.org/10.32362/2500-316X-2021-9-4-68-76

Просмотров: 60


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-316X (Online)