Частотно-перестраиваемое устройство на основе многослойного полосково-щелевого перехода и его применение для измерения диэлектрических свойств материалов

D. G. Fomin, N. V. Dudarev, S. N. Darovskikh

Аннотация


Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований частотно-перестраиваемого устройства на основе многослойного полосково-щелевого (МПЩ) перехода с П-образным щелевым резонатором. Использование данного устройства позволяет реализовать резонансный метод измерения диэлектрических свойств материалов в сверхвысокочастотном диапазоне. Теоретические исследования заключаются в проведении численного моделирования в строгой постановке электродинамической задачи, направленной на определение характеристик МПЩ-перехода с П-образным щелевым резонатором переменной длины. Результаты численного моделирования доказывают возможность применения МПЩ-перехода с П-образным щелевым резонатором переменной длины для реализации резонансного метода измерения диэлектрических свойств материалов в указанном диапазоне частот. Экспериментальные исследования проведены на макете МПЩ-перехода с П-образным щелевым резонатором переменной длины в диапазоне частот (850–1250) МГц. Оценка его резонансных свойств осуществлялась при использовании векторного анализатора цепей OBZOR TR1300/1. В качестве исследуемого материала использовался материал BaFe10Ti2O19. Результаты теоретических и экспериментальных исследований находятся в хорошем количественном и качественном согласовании.

 

Фомин Д. Г., Дударев Н. В., Даровских С. Н. Частотно-перестраиваемое устройство на основе многослойного полосково-щелевого перехода и его применение для измерения диэлектрических свойств материалов. Ural Radio Engineering Journal. 2021;5(3):225–238. DOI: 10.15826/urej.2021.5.3.002.

 


Ключевые слова


П-образный щелевой резонатор; многослойный полосково-щелевой переход; порошковые материалы; резонансный метод измерения

Полный текст:

PDF

Литература


Severo S. L. S., de Salles A. A. A., Nervis B., Zanini B. K. Nonresonant Permittivity Measurement Methods. Journal of Microwaves, Optoelectronics and Electromagnetic Applications. 2017;(1):297–311. DOI: 10.1590/2179-10742017v16i1890

Беляев А. А., Романов А. М., Широков В. В., Шульдешов Е. М. Измерение диэлектрической проницаемости стеклотекстолита в свободном пространстве. Труды ВИАМ. 2014;(5):6. DOI: 10.18577/2307-6046-2014-0-5-6-6

Klygach D., Vakhitov M., Khashimov A., Zhivulin V., Vinnik D., Sherstyuk D. Determination of the Optimal Sample Size for Measurement in a Coaxial Transmission Line. In: 2020 Ural Symposium on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology (USBEREIT), Yekaterinburg, 14–15 May 2020. IEEE; 2020, pp. 322–325. DOI: 10.1109/USBEREIT48449.2020.9117619

Handoko E., Mangasi A. M., Iwan S., Randa M., Alaydrus M. Measurement of complex permittivity and permeability of hexagonal ferrite composite material using a waveguide in microwave band. In: 2016 International Conference on Radar, Antenna, Microwave, Electronics, and Telecommunications (ICRAMET), Jakarta, 3–5 Oct. 2016. IEEE; 2016, pp. 28–30. DOI: 10.1109/ICRAMET.2016.7849576

Gonçalves F. J. F., Pinto A. G. M., Mesquita R. C., Silva E. J., Brancaccio A. Free-Space Materials Characterization by Reflection and Transmission Measurements using Frequency-by-Frequency and Multi-Frequency Algorithms. Electronics. 2018;7(10):260. DOI: 10.3390/electronics7100260

Дьяконова О. А., Казанцев Ю. Н., Каленов Д. С. Измерительный комплекс для определения электромагнитных характеристик матери алов резонаторным методом с помощью скалярных анализаторов цепей. Журнал радиоэлектроники. 2017;(7):7. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/jul17/7/text.pdf

Фомин Д. Г., Дударев Н. В., Даровских С. Н., Баранов В. К. Исследование объемного полосково-щелевого перехода с П-образным щелевымрезонатором. Ural Radio Engineering Journal. 2020;4(3):277–292. DOI: 10.15826/urej.2020.4.3.002

Yang L., Zhu L., Choi W.-W., Tam K.-W. Analysis and design of wideband microstrip-to-microstrip equal ripple vertical transitions and their application to bandpass filters. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2017;65(8):2866–2877. DOI: 10.1109/TMTT.2017.2675418

Tao Z., Zhu J., Zuo T., Pan L., Yu Y. Broadband microstrip-to-microstrip vertical transition design. IEEE Microwave and Wireless Components Letters. 2016;26(9):660–662. DOI: 10.1109/LMWC.2016.2597234

Fomin D. G., Dudarev N. V., Darovskikh S. N. Scattering matrix simulation of the volumetric strip-slot transition and estimation of its frequency properties. Journal of Physics: Conference Series. 2020;(1679):22032. DOI: 10.1088/1742-6596/1679/2/022032

Lee J. S., Lee G. H., Mohyuddin W., Choi H. C., Kim K. W. Design of an ultra-wideband microstrip-to-slotline transition on low-permittivity substrate. Electronics. 2020;9(8):1329. DOI: 10.3390/electronics9081329

Gupta K. C., Bhartia P., Garg R., Bahl I. Microstrip lines and slotlines. 2nd ed. Norwood, MA: Artech House; 1996. 547 p.

Гвоздев В. И., Нефeдов Е. И. Объемные интегральные схемы СВЧ. М.: Наука; 1985. 256 с.

Volakis J. L., Chatterjee A., Kempel L. C. Finite Element Method Electromagnetics: Antennas, Microwave Circuits, and Scattering Applications. Wiley-IEEE Press; 1998. 368 p. Available at: https://ieeexplore.ieee.org/servlet/opac?bknumber=5265513

Kostenetskiy P., Semenikhina P. SUSU Supercomputer Resources for Industry and fundamental Science. In: 2018 Global Smart Industry Conference (GloSIC), Chelyabinsk, 13–15 Nov. 2018. IEEE; 2018, pp. 1–7.DOI: 10.1109/GloSIC.2018.8570068

Vinnik D. A., Klygach D. S., Zhivulin V. E., Malkin A. I., Vakhitov M. G., Gudkova S. A., Galimov D. M., Zherebtsov D. A., Trofimov E. A., Knyazev N. S., Atuchin V. V., Trukhanov S. V., Trukhanov A. V. Electromagnetic properties of BaFe12O19:Ti at centimeter wavelengths. Journal of Alloys and Compounds. 2018:(755):177–183. DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.04.315


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


URAL RADIO ENGINEERING JOURNAL

2020