Другие журналы
Сетевое издание Радиооптика

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл. № ФС 77-61860. ISSN 2413-0974

Исследование наноразмерных пленочных структур для микрополосковых устройств миллиметрового диапазона

Радиооптика # 04, июль 2015
DOI: 10.7463/rdopt.0415.0792992
Файл статьи: Rdopt_Jul2015_001to007.pdf (529.22Кб)
авторы: Мальцев П. С., Федоркова Н. В.

УДК 537.868.4

Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

В настоящее время в системах беспроводной связи и сетях передачи мультимедийной информации осуществляется переход от традиционного сантиметрового диапазона радиоволн к миллиметровому. При этом в диапазоне до 70 ГГц конструктивное исполнение как правило микрополосковое. Многие из таких элементов чувствительны к производственным допускам. Например: в балансных  малошумящих усилителях и балансных смесителях, таким элементом является направленный ответвитель Ланге. Он является самым широкополосным из всех известных типов устройств.
В миллиметровом диапазоне длин волн микрополосковые устройства изготавливаются по тонкопленочной технологии путем нанесения нескольких металлических пленок из различных металлов. Каждый слой выполняет свою функцию: адгезионный слой, основной проводящий, барьерный, защитный.
В пленочных проводниках СВЧ-устройств токи в пленочных проводниках протекают лишь в тонком приповерхностном скин-слое, его толщина отсчитывается от плоскости подложки вверх. В миллиметровом диапазоне она составляет десятые доли микрона и тем меньше, чем больше проводимость и магнитная проницаемость материала.
Поэтому основным доминирующим фактором, определяющим потери в  устройстве миллиметрового диапазона является толщина адгезионного подслоя, который выполняется из Cr.
Известны исследования влияния толщины подслоя Cr на потери в линиях передачи, но они носят экспериментальный характер и теоритически не обоснованы.
В миллиметровом диапазоне в конструкциях микрополосковых устройств дополнительным источником потерь в схемах является элементы конструкции в виде навесных проволочных и ленточных перемычек в микрополосковых платах. Их размеры становятся соизмеримыми с длиной волны в линии – короче 1-го мм.
Дополнительным источником потерь являются проволочные и ленточные золотые перемычки между элементами топологии платы.
Эти перемычки фиксируются с помощью СВЧ лаков. Электрофизические параметры которых ухудшают радиотехнические характеристики устройства в целом, особенно в миллиметровом диапазоне.
Данные теоретические исследования были проведены с помощью ПО AWR Design Environment. Были использованы модуль электромагнитного моделирования EMsight.
Для анализа потерь в адгезионном подслое хрома, была создана расчетная модель ответвителя.
Чтобы определить требования к толщине подслоя Cr в миллиметровом диапазоне были рассчитаны аналогичные потери в пленочном проводнике в сантиметровом диапазоне толщиной установленной тех процессом предприятия – 300 Å.
Затем путем уменьшения толщины Cr в конструкции миллиметрового диапазона были достигнуты потери не хуже чем в сантиметровом диапазоне.
Анализ влияния потери в диэлектрических пленках, фиксирующих воздушные перемычки, были произведены путем сравнения характеристик двух конструкций в присутствии СВЧ лака и без него. При этом присутствие лака показало ухудшение характеристики устройства.
Также было исследовано воздействие числа перемычек на параметры АЧХ направленного ответвителя. Расчеты показали, что число перемычек не влияет на параметры устройства.
Перемычка также является источником потерь на излучение, поэтому был проведен анализ влияния ее высоты. В результате было установлено, что высота перемычки существенно влияет на параметры сигнала.
Ранее проведенные теоритические и экспериментальные исследования показали, что вид топологического рисунка платы в местах соединения линии передачи вносит дополнительно свойства индуктивности, емкости и трансформатора сопротивлений в электрическую схему устройства. Поэтому был проведен анализ воздействия увеличения ширины контактной площадки на параметры ответвителя. Результаты показали, ухудшение параметра развязки сигнала.
Итогом проведенного анализа стали рекомендации по разработке микрополосковых устройств миллиметрового диапазона.

Список литературы
       1. Розанов. Б.А. Приемники миллиметровых волн. М.: Радио и связь. –  1989. – 5 с.
       2. Вишневский, В.М. Радиорелейные линии связи в миллиметровом диапазоне: новые горизонты скоростей. Электроника: наука, технология, бизнес. – 2011. – №1. – С. 90-97.
       3. Чернушенко А.М., Петров Б.В., Малорацкий Л.Г. Конструирование экранов и СВЧ-устройств. Москва «Радио и связь» 1990 – 24 с.
       4. Дмитриев Е.Е. Основы моделирования в Microwave Office 2009. 2011г. – 87 с.
       5. Бахарев С.И., Вольман В.И., Либ Ю.Н. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств. М.: Радио и связь, 1982. – 328 с.

Тематические рубрики:
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65
  RSS
© 2003-2016 «Радиооптика» Тел.: +7 (915) 336-07-65