Микрополосковый резонатор

Резонатор

Как правило современные резонаторы обладают дискретным набором резонансных частот. На практике используются резонаторы с колебанием механических и электромагнитных величин. Конструкция резонатора зависит от его собственных резонансных частот. Все резонаторы делятся на механические и электромагнитные. В свою очередь механические резонаторы делятся на:

• Резонаторы мгновенного действия.
• Резонаторы накопительного действия.

В резонаторах накопительного действия энергия внешнего воздействия накапливается за счет снижения частоты собственных колебаний. С точки зрения математики любой резонатор, у которого частота колебаний больше, чем частота колебаний возмущающей силы, является накопительным. Примером резонатора накопительного действия являются качели, в которых усиление выходной мощности осуществляется благодаря сложению мощностей нескольких колебаний возмущающей силы. В резонаторах мгновенного действия один период колебаний совершается за время, которое не превышает период колебаний возмущающей силы. Примером данного вида резонатора является резонатор Гельмгольца, а усиление в них может происходить за счет поглощения не резонансных частот, теплового движения окружающей среды, а также смещения во времени мощности резонансной силы на входе.

Микрополосковые резонаторы и устройства на их основе

Для построения микрополосковых резонаторов применяются несимметричные и симметричные полосковые линии с воздушным и диэлектрическим заполнением. Резонаторы изготавливаются на базе регулярных и нерегулярных полосковых линий. В случае использования нерегулярных полосковых линий закон изменения волнового сопротивления вдоль длины полосковой линии, как правило, задается изменением токонесущей полоски. Использование резонаторов на основе микрополосковых линий позволяет решать задачи миниатюризации разнообразных сверхвысокочастотных устройств. Согласно геометрии токонесущего проводника различают следующие виды микрополосковых резонаторов:

• Эллиптические.
• Прямоугольные.
• Круглые.
• Кольцевые

Методы анализа микрополосковых резонаторов аналогичны методам анализа диэлектрических резонаторов. Сначала определяется эффективная диэлектрическая проницаемость подложки (основания) резонатора. После этого вводится модель, в которой геометрические размеры резонатора заменяются эффективными, а по периметру размещаются магнитные стенки. Широкое распространение микрополосковых резонаторов в сверхвысокочастотных устройствах обусловлено тем, что для их изготовления может быть использована технология печатных плат - вакуумное напыление или травление печатных проводников.

Область использования сверхвысокочастотных устройств на основе микрополосковых резонаторов очень разнообразна: антенные системы с фазированными решетками, радиолокационные системы, системы связи, радионавигационные системы, измерительные средства и т.п. В радиолокационных системах и системах связи самыми востребованными устройствами на основе микрополосковых резонаторов являются фильтры, аттенюаторы, фазовращатели, корректоры частотных и амплитудных характеристик, а также устройства защиты входных цепей. Если сравнивать традиционную аппаратуру с микрополосковой схемой, то процесс разработки последних более трудоемкий, так как связь между ее составляющими схемы благодаря краевым полям и полям излучения труднее поддается учету, а расчет многих элементов микрополосковой схемы осуществляется приближенно, подстройка схем готовых схем трудна. Поэтому окончательные размеры микрополосковой схемы отрабатываются посредством перебора большого количества вариантов.

Самым простым примером микрополоскового резонатора является микрополосковая линия, представляющая собой неоднородную линию передач, потому что все силовые линии поля между заземленной пластиной и полосковым проводником проходят через основание (подложка). Таким образом волна, которая распространяется вдоль микрополоскового проводника не является чистой Т-волной, а является квази-Т-волной. Диэлектрическая эффективная проницаемость меньше проницаемости основания, потому что учитывает поле вне подложки.

Бурное развитие техники и электроники только способствует расширению использования микрополосковых схем, в том числе резонаторов, потому что это способствует уменьшению конечных геометрических размеров готовых изделий и улучшению их основных параметров.