Импедансные свойства микрополосковых вибраторов

20 декабря 2011 r. 12:02

ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЩЕСТВА

Импедансные свойства микрополосковых вибраторов

Ключевые слова

Строгий электродинамический анализ, слоистая среда, микропапосковой вибратор.

На основе строгого электродинамического анализа микролалоскоеого вибратора в слоистой среде, предполагающего решение интегрального уравнения первого рода для тока вибратора, приводятся результаты расчёта импедансных характеристик вибратора в зависимости от свойств слоистой среды и способа возбуждения. Указываются способы улучшения частотных свойств вибратора.

Аникин К.В., Худяков К.Н.,

МГ/СИ

Микрополосковые вибраторы (МПВ) используются в различных связных и измерительных системах. К основной характеристике МПВ относят частотное изменение входного импеданса, допускающее его применение в достаточно широком диапазоне частот. Существующие методы рассматривают расчет МПВ на основе теории тонких проволочных роторов, которые расположены на диэлектрической подложке. Как следствие, такие МПВ имеют ярко выраженные резонансные свойства при малых значениях входного импеданса.

Представляет интерес создание метода расчета и исследование МПВ с учётом конструктивных факторов, которые влияют на их частотные свойства К таким факторам относится использование диэлектрических подложек и использованием планарного (рис. 1а) и смещённого (рис 1 б) входов вибратора.

Предлагается строгий анализ МПВ, учитывающий указанные факторы, математическое моделирование которого основано на использовании интегральных уравнений Фредгольма первого рода для тока в^ротора, расположенного в плоской слоистой среде. Ядро интегрального уравнения зависит от свойств слоистой среды. Разработан алгоритм численного решения уравнения и приводятся результаты численного исследования МПВ с изменёнными частотными свойствами. Указаны факторы, расширяющие частотный диапазон микрополоскового вибратора.

Осноеше соотношения. Рассматривается следующая задача электродинамики. Вибратор имеет вид тонкого ленточного проводника 5^ с шириной 26 и длиной 21, ленточные проводники образуют плечи вибратора с зазором между ними 2Ь. Предполагается, что выполняются условия У« 1, И>« 1, И.> 1, где к- 2я/л, л — рабочая длина волны. В области зазора можно ввести понятия тока и напряжения и определить вход вибратора, причём эти предположения принимаются обычно для вибраторных антенн из тонких ленточных проводников. Возбуждение вибратора обеспечивается разностью потенциалов и на его входе, при которой в области щели устанавливается первичное поле Е°. Структура этого поля зависит от условий конструктивного перехода фидерной линии к полосковому вибратору.

L i 2Ь

Подложка 7 N L I

Плечи бибрат оро Подложка

-у—г

=Ь- I

Плечи бибрат ара б)

fVc. 1. Структура микрополоасоеых вибраторов

Принимая во внимание размеры вибратора в области щели и предполагая его эффективное возбуждение, расчёт поля Б° можно провести в квазистатическом приближении. Для планарного размещения плеч вибратора (рис 1 а) имеем [1]:

I'd

p^d: ->-\b2-x:

Е°

Для смещённого размещения плеч вибраторов (рис. 16) можно найти:

Г(х.у)=-

141

Под действием первичного поля на ленточном проводнике вибратора наводится поверхностный ток.}(М„). М, Поле вибратора, создаваемое этим током, будем характеризовать векторным потенциалом А = (А ч. А 1) Тогда для слоистой среды имеем выражение:

A(M) = ^-Jj j (М„ )А( М. М,. lib ,

(31

где <5(М.М„) — тензорная функция Грина. В матричной форме

она имеет вцп

G„ (I О 0„

9g I

Эх Л e(z„) 1

me Gy G|, g—элементы тензорной функции Грина [ 1 ].

Для известного потенциала Д векторы поля вычисляются как

Н = —rolA

-Ч,

divA

Ё = -iuiA-----------grad.

ПЦ. I «

Для тока вибратора J = X, jx имеем

A,(M)=^-/Ji(M0)G„(M.M0)dy4

а <м)

Э(М.М), —dv„

где М — точка наблюдения, — точка истока.

Граничное условие на ленточных проводниках имеет вид

(Ё +Ё” )=11 171

Поставив (4), (5) и (6) в (7) получаем интегродифференциаль-ное уравнение

T-Comm, #8-2011

19