FREQUENCY CHARACTERISTICS OF MODIFIED MICROSTRIP SUB LINES EQUIVALENT TO QUARTER-WAVE SEGMENTS
Authors: Останков А.В. , Щетинин Н.Н. , Дашян С.Ю. 
Published: August 2022

Классические четвертьволновые отрезки микрополосковых линий передачи на УВЧ характеризуются значительными габаритными размерами. Для их снижения отрезки заменяют модифицированными шлейфами, реализуемыми на основе типовых топологий. Целью работы является сравнение частотных характеристик и их показателей ряда топологий, используемых в модифицированных шлейфах, с одинаковыми волновыми сопротивлениями и подложками при условии работы на одной и той же частоте. С использованием электродинамического моделирования оптимизированы и исследованы частотные свойства микрополосковых модифицированных шлейфов на основе Т- и П-образных секций. Оптимизация заключалась в обеспечении 50-омного волнового сопротивления и минимума коэффициента отражения на рабочей частоте. Указано на особенности формирования Т- и П-образных секций шлейфов с целостными и встречно-штыревыми реализациями вертикальных частей. Приведены размеры оптимизированных модифицированных шлейфов. Представлены и сопоставлены амплитудно- и фазочастотные характеристики сформированных шлейфов. Подтверждено, что требования широкополосности и наибольшей минимизации размеров являются противоречивыми. Установлено, что оптимизированные шлейфы могут обладать длиной, на 23-42 % меньшей по сравнению с четвертьволновым отрезком. При этом относительная полоса пропускания шлейфа сужается до 30-90 %. Полученные результаты свидетельствуют о возможности использования подобных шлейфов для минимизации габаритов ряда микроволновых устройств и позволяют выполнять обоснованный выбор конкретной топологии

Classical quarter-wave segments of UHF microstrip transmission lines are characterized by considerable overall dimensions. To reduce them, the segments are replaced with modified sub lines implemented on the basis of standard topologies. The aim of the work is to compare the frequency characteristics of a range of topologies used in modified sub lines with the same wave impedances and substrates, provided that they operate at the same frequency. Using electrodynamic modeling, we optimized and studied the frequency properties of modified microstrip stub lines based on T- and П-shaped sections. The optimization was to provide a 50-Ohm impedance and a minimum reflection coefficient at the operating frequency. We pointed out the features of the formation of T- and П-shaped sections of sub lines with integral and interdigital realizations of vertical parts. We give the dimensions of the optimized modified sub lines. We present and compare the amplitude and phase-frequency characteristics of the formed sub lines. We confirmed that the requirements of broadband and the greatest minimization of dimensions are contradictory. We established that optimized sub lines can have a length that is 23-42 % less than a quarter-wave segment. In this case, the relative bandwidth of the sub line narrows to 30-90 %. The results obtained indicate the possibility of using these sub lines to minimize the dimensions of a number of microwave devices and allows making a reasonable choice of a specific topology