СРАВНИТЕЛЬНЫЙ  АНАЛИЗ  ПОТЕРЬ  В  МИКРОПОЛОСКОВЫХ  ЛИНИЯХ,  ВЫПОЛНЕННЫХ  НА  ОСНОВЕ  ДИЭЛЕКТРИКА  И  МЕТАМАТЕРИАЛА

Пуговкина  Ольга  Александровна 

магистр  техники  и  технологии  по  направлению  телекоммуникации,  аспирант  Дальневосточного  Федерального  Университета,  РФ,  г.  Владивосток

E-mail: 

COMPARATIVE  ANALYSIS  OF  LOSSES  IN  MICROSTRIP  LINES  MADE  ON  THE  BASIS  OF  DIELECTRIC  AND  METAMATERIAL

Olga  Aleksandrovna  Pugovkina

master’s  Degree  in  Telecommunications  Engineering  Technology,  post  graduate  student  of  Far  Eastern  Federal  University,  Russia  Vladivostok

АННОТАЦИЯ

Проведен  сравнительный  анализ  возможных  потерь  в  микрополосковых  линиях,  выполненных  из  диэлектрика  и  из  метаматериала.  Рассмотрена  целесообразность  применения  подложки  из  метаматериала  в  микрополосковых  линиях.

ABSTRACT

The  comparative  analysis  of  possible  losses  in  the  microstrip  lines,  made  of  dielectric  and  of  the  metamaterial  is  carried  out.  Expediency  of  application  of  a  substrate  from  a  metamaterial  in  microstrip  lines  is  considered.

Ключевые  слова:  микрополосковые  линии;  метаматериал;  потери.

Keywords:  microstrip  lines;  metamaterial;  losses.

Классические  технологии  производства  техники  СВЧ  не  могут  уже  удовлетворить  современным  требованиям  с  точки  зрения  сокращения  размеров  при  сохранении  их  эффективности,  поэтому  важным  направлением  исследования  стало  изучение  техники  СВЧ  на  основе  метаматериалов. 

Сравним  возможные  потери  в  микрополосковых  линиях  (МПЛ),  выполненных  из  диэлектрика  и  из  метаматериала. 

Для  МПЛ  потери  в  проводниках    (дБ)  записываются  в  виде  [2,  с.  29]

               (1)

где:    —  ослабление,  дБ;                    

  —  поверхностное  сопротивление  металлизированного  слоя;

  —  удельное  сопротивление  проводника.  Для  меди  ;

  —  характеристическое  сопротивление,  Ом. 

,  (2)

где:  —  относительная  диэлектрическая  проницаемость  подложки. 

Потери  в  подложке    (дБ)  определяются  по  формуле  [2,  с.29]

,                                   (3)

где:  —  эффективная  относительная  диэлектрическая  проницаемость  материала;

  —  тангенс  угла  диэлектрических  потерь  ().

               (4)

Рассмотрим  МПЛ  (рисунок  1)  со  следующими  параметрами:  ,  ,  .

Рисунок  1.  Микрополосковая  линия

Результаты  расчетов  потерь  в  проводнике    и  в  подложке    в  зависимости  от  частоты,  представлены  в  виде  графиков  на  рисунках  2  и  3  соответственно.

а)  МПЛ  из  диэлектрика

б)  МПЛ  из  метаматериала

Рисунок  2.  График  зависимости  потерь  в  проводнике  от  частоты

а)  МПЛ  из  диэлектрика

б)  МПЛ  из  метаматериала

Рисунок  3.  График  зависимости  потерь  в  подложке  от  частоты

Если  рассматривать  зависимость  и    для  подложки  из  диэлектрика  и  из  метаматериала,  то  очевидна  одинаковая  закономерность:  с  ростом  частоты  увеличиваются  потери  и  большему  значению  диэлектрической  проницаемостисоответствуют  большие  потери  (рисунки  2  и  3).  Но  в  ПМЛ,  выполненной  на  основе  подложки  из  метаматериала,  потери  имеют  реактивную  составляющую,  что  тем  самым  вносит  дополнительные  потери.

МПЛ  с  подложкой  из  метаматериала  обладает  сильными  дисперсионными  свойствами  и  высокими  потерями.  Отсюда  возникает  вопрос  о  целесообразности  применения  метаматериалов  в  МПЛ.  Чтобы  на  него  ответить,  необходимо  определим  поведение  электромагнитного  поля  в  МПЛ.

В  МПЛ  из  метаматериала  с  потерями  могут  распространяться  прямые  и  обратные  волны.  При  введении  потерь  наблюдается  объединение  типов  волн,  причем  объединенные  моды  распространяются  с  постоянной  фазовой  скоростью,  не  зависящей  от  частоты.  Эти  волны  являются  прямыми,  но  в  отличие  от  других  прямых  волн  не  вырождаются  в  антиповерхностные  волны,  а  существуют  во  всем  диапазоне  частот,  начиная  с  некоторой  частоты.  Их  поля  практически  не  просачиваются  в  волновод,  сосредотачиваясь  вблизи  его  границы  [1].

Таким  образом,  существует  возможность  распространения  волн  без  затухания  на  определенных  частотах,  несмотря  на  наличии  потерь  в  метаматериале.  А  МПЛ,  выполненные  с  подложкой  из  метаматериала,  будут  способны  передать  до  100  %  входящего  сигнала.  Это  позволит  решить  актуальные  задачи  развития  современных  технологий.

Список  литературы:

1.Башарин  А.А.,  Меньших  Н.Л.  Особенности  распространения  электромагнитных  волн  в  планарном  волноводе  из  метаматериала  с  потерями  //  Журнал  радиоэлектроники:  электронный  журнал.  —  2010.  —  №  11.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://jre.cplire.ru/mac/nov10/2/text.html  (дата  обращения  12.09.2013). 

2.Нефедов  Е.И.,  Панченко  Б.А.  Микрополосковые  антенны.  М.:  Радио  и  связь,  1986.  —  144  с.