Добротность Перестраиваемых Микрополосковых Резонаторов

Abstract

Аннотация. Статья посвящена изучению добротности микромеханически перестраиваемых резонаторов и ее изменению при перестройке резонансной частоты. Для рассмотренных в работе резонаторов собственная добротность увеличивается на 10% при перестройке за счет уменьшения диэлектрических потерь в объеме подложки и омических потерь в металле электродов. Потери обоих механизмов аддитивны когда общий уровень потерь в линии намного меньше полезного сигнала, поэтому для расчета значения потерь и перестройки резонансной частоты используется комплексная диэлектрическая проницаемость Ключевые слова: микрополосковая линия; микромеханическая перестройка; эффективная диэлектрическая проницаемость; резонатор; потери электромагнитной энергии; добротность ВВЕДЕНИЕ Одним из базовых требований к устройствам радиоэлектроники и техники связи является возможность перестройки рабочей частоты. В последние годы диапазон перестройки рабочей частоты существенно расширился благодаря применению современных сосредоточенных компонентов. Одной из проблем перестраиваемых пассивных микрополосковых компонентов (фильтры, фазовращатели, и т.п.) является ухудшение собственной добротности при внедрении в их структуру элементов управления. Варакторы [1, 2], p-i-n диоды [3] и другие сосредоточенные компоненты вносят потери, обусловленные внутренними процессами в них, что отрицательно сказывается на собственной добротности резонаторов.В то же время, перестройка за счет механических перемещений частей системы с использованием микроелектромеханических систем (МЕМС) [4, 5] или пьезоэлектрических актюа-торов позволяет не только сохранить полосу пропускания резонатора, но и не ухудшает его собственную добротность. Механически перемещаемые перестраиваемые части изменяют электрическую длину резонатора, но при этом не вносят дополнительных потерь, в отличие от сосредоточенных компонентов. При этом механическая перестройка обеспечивает высокую чувствительность резонансной частоты. Например, смещение управляющего электрода на десятки микрометров приводит к значительным изменениям свойств резонатора [6].Структура предложенной микрополосковой линии с микромеханической перестройкой показана на рис. 1, где h 1 -высота подложки, w -ширина сигнального электрода, e 1 -диэлектрическая проницаемость подложки, e 2диэлектрическая проницаемость управляемой неоднородности (воздух, тонкая пленка, пьезоэлектрик, и т.п.), h 2 -высота управляемой неоднородности.