Исследование модального фильтра для защиты входных цепей пикосекундного локатора Научно-исследовательская работа Студент каф. ТУ, Шончалай Куулар

Проблема современной радиолокации (РЛС): Борьба с пассивными помехами, возникающих в условиях отражений 2 Актуальность Локатор Локатор в условиях отражений

Известная схема защиты Схема защиты локатора ВАХ диода 3

Модальный фильтр Модальное разложение импульса - резонансная частота должна оставаться неизменной для сохранения значения разности задержек мод; - волновое сопротивление тракта 50 Ом; - плоская характеристика фильтра в полосе пропускания (не более 1 дБ); Требуемые характеристики: 4

Цель работы: Исследование структур МФ для защиты входных цепей пикосекундного локатора. Цель работы и основные задачи 5 – выполнить обзор состояния проблемы; – выбор конструкции МФ. Задачи работы:

Структура 1 двухпроводного МФ с боковой связью Структура 2 двухпроводного зеркального МФ Структура 3 двухпроводного ассиметричного МФ Поперечные сечение исследуемых структур 6

Критерий 1 – Сохранение резонансной частоты f р =1 ГГц. Критерий 2 – Обеспечение волнового сопротивления 50 Ом. Оптимизируемые параметры в диапазоне от 0,1 мм до 2 мм: ширина проводников w, расстояние между проводниками s, толщина подложки h. Неизменяемые параметры: толщина проводника t=105 мкм, диэлектрическая проницаемость ε r =4,3. Многокритериальная оптимизация 7

Целевая функция по первому критерию имеет следующий вид Целевая функция генетическим алгоритмом Целевая функция по второму критерию имеет следующий вид Общая целевая функция имеет следующий вид 8

Амплитудно-частотные характеристики исследуемых структур МФ Результаты моделирования 9

Видs, мкмw, мкм h, мк м l, мк м t, мк м εrεr Δτ, нс/ м Z с, Ом ,451054,31, ,651054,30,7349, ,181054,32,7650,64 Результаты моделирования 10

Прямоугольный вырез Структурная оптимизация Длина выреза определятся как 1/3 от длины проводника, а ширина как 2/3 от ширины проводника. 11

Структура 1 с прямоугольным вырезом Структура 2 с прямоугольным вырезом Структура 3 с прямоугольным вырезом Структурная оптимизация

13 Оптимизация структуры 1 Частотная зависимость коэффициент передачи структуры 1 до оптимизации Частотная зависимость коэффициент передачи структуры 1 после оптимизации -1 дБ, МГц f р,МГц ПП, МГц дБ, МГц f р,МГц ПП, МГц

Оптимизация структуры 2 14 Частотная зависимость коэффициент передачи структуры 2 до оптимизации Частотная зависимость коэффициент передачи структуры 2 после оптимизации -1 дБ, МГц f р,МГц ПП, МГц дБ, МГц f р,МГц ПП, МГц

Оптимизация структуры 3 15 Частотная зависимость коэффициент передачи структуры 3 до оптимизации Частотная зависимость коэффициент передачи структуры 3 после оптимизации -1 дБ, МГц f р,МГц ПП, МГц дБ, МГц f р,МГц ПП, МГц

Результаты структурной оптимизации 16 Структура Без вырезаС вырезом Уровен ь «- 1» дБ S 21, МГ ц f р, МГц Полоса пропускания, МГц Уровен ь «- 1» дБ S 21, МГ ц f р, МГц Полоса пропускания, МГц

Анализ матрицы погонных коэффициентов длина выреза k 2 =300 мкм и ширина выреза k 1 = 300 мкм. C=C= L=L= C=C= L=L= Ф/м ; Гн/м длина выреза k 2 =600 мкм и ширине выреза k 1 = 300 мкм.

Анализ матрицы погонных коэффициентов длина выреза k 2 =300 мкм и ширина выреза k 1 = 600 мкм. длина выреза k 2 =300 мкм и ширине выреза k 1 = 900 мкм. 18 C=C= C=C= L=L= L=L= Ф/м ;

Исследование частотных характеристик 19 Амплитудно-частотные характеристики при разных значениях длины и ширины прямоугольного выреза

Исследование частотных характеристик Амплитудно-частотные характеристики при разных значениях длины и ширины прямоугольного выреза

Исследование частотных характеристик Амплитудно-частотные характеристики при разных значениях длины и ширины прямоугольного выреза в активном проводнике

Для защиты входных цепей пикосекундного локатора предложены структуры МФ. Выполненная оптимизация трех структур МФ генетическим алгоритмом не позволила увеличить коэффициент передачи в полосе пропускания при неизменной резонансной частоте. Было показано, что решение данной задачи возможно путем добавления прямоугольного выреза в активный и пассивный проводник. Однако для получения требуемой характеристики требуются дополнительные исследования. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 22

Спасибо за внимание! 23

Диапазоны оптимизации электродинамическим подходом 24

минимальная ширина проводника от 0,1 мм до 2 мм минимальный зазор между проводниками 0,1 мм до 2 мм минимальная толщина диэлектрика от 0,29 мм 2 мм Диапазоны оптимизации квазистатическим подходом 25

Форма сигнала на входе Форма входного сигнала Принципиальная схема 26

Оптимизация структуры 3 27

Параметрическая оптимизация 28

τ even – τ odd =1/(2·f р ), Известно, что разность задержек мод для связанной линии можно вычислить по формуле: где f р – резонансная частота. где f – частота первого нуля,l –длина линии, Δτ – разность между импульсами разложения.

* Веселов Г.И. Микроэлектронные устройства СВЧ/ Учебное пособие для радиотехнических специальностей – 2998.– С. 22–24. Топология индуктивностей и емкостей