Електромагнітнокристалічний пристрій

Реферат: Електромагнітнокристалічний пристрій містить діелектричну основу, в якій виконано ряд періодично розміщених хвильових неоднорідностей. З одного боку основа металізована, а на другому боці основи розміщено сигнальний провідник, що містить гальванічно зв'язані між собою відрізки мікросмужкових провідників та провідників неоднорідностей. Відрізки мікросмужкових провідників розміщено почергово з неоднорідностями. Відрізки мікросмужкових провідників виконано непрямолінійними, причому провідники двох сусідніх неоднорідностей зв'язані з відрізком мікросмужкового провідника так, що принаймні один з кінців відрізка мікросмужкового провідника контактує з дальньою межею неоднорідності відносно сусідньої неоднорідності. UA 94871 U (54) ЕЛЕКТРОМАГНІТНОКРИСТАЛІЧНИЙ ПРИСТРІЙ UA 94871 U UA 94871 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до електромагнітних радіоелектронних пристроїв на основі мікросмужкових фотонних кристалів і може бути використана для частотної селекції сигналів. Такий фотонний кристал призначений для радіодіапазону, тому його називають також електромагнітним кристалом (ЕК), відповідно пристрій на основі ЕК електромагнітнокристалічним пристроєм (ЕК-пристрій). Відомий ЕК-пристрій, що містить першу діелектричну основу, в якій виконано ряд періодично розміщених хвильових неоднорідностей у формі наскрізних отворів, що розміщені з заданою періодичністю, причому з одного боку основа металізована, а до другого її боку над отворами примикає сигнальний мікросмужковий провідник, виконаний на одному боці другої діелектричної основи, протилежний бік якої металізовано [1]. Розміщення сигнального провідника безпосередньо над рядом отворів забезпечує високу ефективність пристрою. Недоліком цього рішення є ускладнення конструкції, яка містить дві діелектричні основи. Для забезпечення цілісності такої конструкції необхідний притискач. Наявність двох основ та притискача підвищує чутливість пристрою до зовнішніх механічних впливів. Найбільш близьким до запропонованого пристрою є ЕК-пристрій, що містить діелектричну основу, в якій виконано ряд періодично розміщених хвильових неоднорідностей у формі наскрізних отворів, причому з одного боку основа металізована, а на другому боці основи розміщено сигнальний провідник, що містить гальванічно зв'язані між собою відрізки мікросмужкових провідників та провідників над отворами, причому мікросмужкові провідники розміщено почергово з хвильовими неоднорідностями [2]. Виконанням сигнального провідника з гальванічно зв'язаних між собою відрізків мікросмужкових та навісних провідників на одній діелектричній основі з неоднорідностями зменшено чутливість до зовнішніх механічних впливів та розширено функціональні можливості пристрою. У даного ЕК-пристрою поширення хвилі прямолінійне та проходження хвильових областей однократне за рахунок прямолінійності відрізків мікросмужкових провідників. Це призводить до збільшення габаритів пристрою, що є недоліком такої конструкції. Задачею запропонованої корисної моделі є суттєве зменшення габаритів пристрою шляхом більш ніж одноразового використання хвильових областей за рахунок непрямолінійного поширення хвилі та охоплення хвильових неоднорідностей, що досягається виконанням відрізків мікросмужкових провідників непрямолінійними. Поставлена задача вирішується тим, що у ЕК-пристрої, що містить діелектричну основу, в якій виконано ряд періодично розміщених хвильових неоднорідностей, причому з одного боку основа металізована, а на другому боці основи розміщено сигнальний провідник, що містить гальванічно зв'язані між собою відрізки мікросмужкових провідників та провідників хвильових неоднорідностей, причому мікросмужкові провідники розміщено почергово з хвильовими неоднорідностями, новим є те, що відрізки мікросмужкових провідників виконані непрямолінійними, причому провідники двох сусідніх хвильових неоднорідностей зв'язані з відрізком мікросмужкового провідника так, що принаймні один з кінців відрізка мікросмужкового провідника контактує з дальньою межею хвильової неоднорідності відносно сусідньої хвильової неоднорідності. Новим також є те, що відрізок мікросмужкових провідників виконано П-подібним. Хвильовим неоднорідностям відповідають декілька конструктивних рішень, наприклад отвори в металізації; наскрізні або ненаскрізні отвори в діелектричній основі, ненаскрізні металізовані отвори в діелектричній основі; наскрізні або ненаскрізні отвори в діелектричній основі, заповнені діелектричним матеріалом з діелектричною проникністю відмінною від діелектричної проникності основи. Запропонована корисна модель пояснюється кресленнями та характеристиками на Фіг. 1 Фіг. 3. На Фіг. 1 показано загальний вид ЕК-пристрою, на Фіг. 2 - вид зверху по Фіг. 1. На Фіг. 3 представлено порівняльні розрахункові частотні характеристики коефіцієнта проходження Т в першій забороненій зоні для ЕК-пристрою І конкретної реалізації та найбільш близького аналогу II цього пристрою, а також для пристрою III з прямолінійними високоімпедансними мікросмужковими відрізками, що примикають до хвильових неоднорідностей, та пристрою IV з низькоімпедансними хвильовими неоднорідностями, виконаними у вигляді ненаскрізних металізованих отворів глибиною 1 мм з боку сигнального провідника та високоімпедансними сигнальними відрізками шириною 0,1 мм, крім вхідного та вихідного 50-Омних відрізків довжиною 3 мм. Характеристики розраховані в середовищі тривимірного моделювання CST Microwave Studio. ЕК-пристрій містить діелектричну основу 1, в якій виконано ряд отворів 2, що розміщені з заданою періодичністю. З одного боку виконано металізацію основи 3. Сигнальний провідник містить гальванічно зв'язані між собою відрізки мікросмужкових 4 та навісних 5 провідників. 1 UA 94871 U 20 Мікросмужкові провідники 4 розміщено почергово з отворами 2, а над кожним з отворів розміщено навісний провідник 5. Частотні характеристики 1 і 2 на Фіг. 3 відповідають пристрою І конкретної реалізації згідно з п. 2 формули корисної моделі, і пристрою II - найближчому аналогу. Параметри: довжина ЕКпристрою І становить 36 мм, пристрою II-82 мм, ширина 14 мм, товщина діелектрика 1,28 мм, товщина мідної фольги 35 мкм, ширина мікросмужкового провідника 1,1 мм, діаметр навісного провідника - 0,1 мм, діаметр отворів 6 мм, кількість отворів 3, відстань між отворами 6 мм, відносна діелектрична проникність матеріалу основи - 10,2, тангенс кута діелектричних втрат 0,0023 на частоті 10 ГГц. Конструкція пристрою уявляє собою чергування високоімпедансних ЕК-неоднорідностей, утворених отворами, та 50-Омних ділянок. Частота f 0 мінімуму коефіцієнта проходження Tmin, значення Tmin та відносна ширина смуги подавлень ΔF для характеристик 1 і 2 відповідно дорівнюють 1,88 ГГц та 1,87 ГГц, -9,0 дБ та -9,6 дБ, 67 % та 69 %. Габарити пристрою І в 2,3 разу менші у порівнянні з пристроєм II при практично однакових характеристиках. Хвильовий імпеданс мікросмужкової лінії залежить від ширини сигнального провідника. Вибором необхідної ширини сигнального провідника можна підвищити ефективність ЕКпристрою. Характеристика 3 відповідає пристрою III, який відрізняється від пристрою І тим, що відрізки, які примикають до хвильових неоднорідностей, виконано високоімпедансними з розмірами: довжина вхідного та вихідного відрізків 3 мм, внутрішніх - 4 мм, ширина 0,1 мм. Параметри пристрою: TminIII = -18,8 дБ, f 0=2,16 ГГц, ΔF=78 %. Характеристика 4 відповідає пристрою IV. Параметри пристрою: TminIV = -48,7дБ, f0=1,98 ГГц, ΔF=115 %. 25 Джерела інформації: 1. Rumsey I., Piket-May M., Kelly P.K. Photonic bandgap structures used as filters in microstrip circuits //IEEE Microwave and Guided Wave Letters, -1998. - Vol. 8, № 10.-P. 336-338. 2. Пат. на корисну модель України № 53885, МПК (2009) Н 01 РЗ/08. 5 10 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 1. Електромагнітнокристалічний пристрій, що містить діелектричну основу, в якій виконано ряд періодично розміщених хвильових неоднорідностей, причому з одного боку основа металізована, а на другому боці основи розміщено сигнальний провідник, що містить гальванічно зв'язані між собою відрізки мікросмужкових провідників та провідників неоднорідностей, причому відрізки мікросмужкових провідників розміщено почергово з неоднорідностями, який відрізняється тим, що відрізки мікросмужкових провідників виконано непрямолінійними, причому провідники двох сусідніх неоднорідностей зв'язані з відрізком мікросмужкового провідника так, що принаймні один з кінців відрізка мікросмужкового провідника контактує з дальньою межею неоднорідності відносно сусідньої неоднорідності. 2. Електромагнітнокристалічний пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що відрізки мікросмужкових провідників, які розміщені почергово з хвильовими неоднорідностями, виконано П-подібними. 2 UA 94871 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3