Электродинамический анализ и синтез одно- и многомодовых селективных и направляющих СВЧ-устройств на волноводах сложного сечения и их развитие в структурах многослойных интегральных микросхем тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

9 15-1/445

На правах рукописи

Земляков Вячеслав Викторович

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИМ АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ОДНО- И МНОГОМОДОВЫХ СЕЛЕКТИВНЫХ И НАПРАВЛЯЮЩИХ СВЧ-УСТРОЙСТВ НА ВОЛНОВОДАХ СЛОЖНОГО СЕЧЕНИЯ И ИХ РАЗВИТИЕ В СТРУКТУРАХ МНОГОСЛОЙНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

Специальность 01.04.03 - радиофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Ростов-на-Дону - 2015

Работа выполнена на кафедре прикладной электродинамики и компьютерного моделирования физического факультета Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Южный федеральный университет»

Научный консультант: доктор физико-математических наук, профессор

Заргано Геннадий Филиппович

Официальные оппоненты:

Кравченко Виктор Филиппович, заслуженный деятель науки РФ, доктор физико-математических наук, профессор, ФГБУН Институт радиотехники и электроники им. В.А. Ко-тельникова РАН, главный научный сотрудник.

Пирогов Юрий Андреевич, доктор физико-математических наук, профессор, ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова», профессор кафедры фотоники и физики микроволн.

Шеин Александр Георгиевич, доктор физико-математических наук, профессор, ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет», профессор кафедры физики.

Ведущая организация:

Акционерное общество «Ордена Трудового Красного Знамени Всероссийский научно-исследовательский институт радиоаппаратуры» (АО «ВНИИРА»).

Защита состоится «18» декабря 2015 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.208.10 в Южном федеральном университете по адресу: 344090, г. Ростов-на-Дону, ул. Зорге 5, физический факультет ЮФУ, ауд. 318.

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке Южного федерального университета по адресу: г. Ростов-на-Дону, ул. Зорге 21 Ж и на сайте: http://bub.sfedu.ru/diss/annomcements/preliminary/

Автореферат разослан « /9 » октября 2015 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.208.10 доктор физико-математических наук, профессор

Г.Ф. Заргано

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Волноводные устройства играют важную роль в радиотехнике сантиметровых и миллиметровых длин волн. Их отличают малые потери, большие передаваемые мощности и высокая добротность резонаторов. К основным недостаткам волноводных элементов и устройств можно отнести большие габаритные размеры и достаточно узкий рабочий диапазон частот, ограниченный одномодовым режимом волноводов. Развитие волноводной техники неразрывно связано с устранением данных недостатков. Одним из известных подходов к решению проблемы компактности и широкополосности является переход от волноводов простого прямоугольного и круглого сечения к волноводам с поперечным сечением сложной формы. Однако, в отличие от волноводов простого сечения, для волноводов сложного сечения (ВСС) задача на собственные значения не имеет точного решения и существующие на сегодняшний момент численные и численно-аналитические методы и алгоритмы позволяют проводить вычисления критических частот и компонент электромагнитных полей лишь с определенной точностью, что существенно осложняет как задачу электродинамического анализа самих ВСС, так и анализа и синтеза различных устройств на их основе.

За последние сорок лет в прикладной электродинамике СВЧ диапазона накоплен существенный опыт решения такого класса задач. Можно выделить ряд ведущих отечественных и зарубежных ученых и их научных школ таких, как Фельдштейн A.JL, Машковцев Б.М., Седых В.М., Кравченко В.Ф., Каце-неленбаум Б.З., Никольский В.В., Сестрорецкий Б.В., Ильинский A.C., Миха-левский B.C., Синявский Г.П., Шестопалов В.П., Кириленко A.A., Helszajn J., Bornemann J., Zaki K.A. и др.

Волноводы сложного сечения приобретают новые свойства за счет изменения структуры электромагнитного поля в зависимости от формы поперечного сечения. Так, например, отдельный класс ВСС составляют волноводы с регулярными металлическими гребнями, наиболее популярными из ко-

торых являются П- и Н-волноводы, т.е. волноводы с одним и двумя прямоугольными гребнями. П- и Н-волноводы позволяют до двух раз уменьшить критическую частоту основной волны по сравнению с прямоугольным волноводом того же поперечного сечения и расширить одномодовый диапазон до соотношений 3.6:1 и более. При этом, задачу на собственные значения для ВСС, поперечное сечение которых может быть разделено на прямоугольные частичные области, сопряженные без налегания, наиболее эффективно, как с точки зрения скорости расчетов и требуемых вычислительных ресурсов, так и точности получаемых результатов, решать методом частичных областей (МЧО) с учетом особенности электромагнитного поля на острых внутренних ребрах металлических поверхностей.

Появление в элементной базе ВСС волноводов со сложными гребнями, например с Т- и Ь-образными, позволило не только дополнительно уменьшить габаритные размеры и увеличить диапазон одномодового режима по сравнению с П- и Н-волноводами, но и получить ряд новых свойств для устройств, проектируемых на их основе, в частности, для частотно-селективных устройств. К таким свойствам можно отнести заметное увеличение добротно-стей резонаторов, расширение полосы запирания и уровня затухания в ней. Более того, дополнительное повышение компактности устройств может быть достигнуто за счет изгибов и разворотов волноводного тракта, например, путем построения многоуровневых конструкций.

Базовым элементом волноводных частотно-селективных устройств чаще всего являются плоско-поперечные неоднородности, такие как сдвиги и стыки волноводов различного поперечного сечения, а также тонкие металлические диафрагмы. Расчет электродинамических свойств таких одиночных и связанных плоско-поперечных неоднородностей в ВСС, особенно с учетом взаимодействия по высшим типам волн, является достаточно сложной задачей и может быть реализован путем комбинаций различных численно-аналитических методов, таких как вариационные методы, методы ин-

тегральных уравнений и метод многоволновой матрицы рассеяния и каскадного соединения многополюсников.

Расширение, благодаря ВСС, рабочего диапазона частот активно используется не только в частотно-селективных устройствах, но и в волноводных направленных ответвителях (НО). Так, используя малые отверстия связи круглой, прямоугольной и крестообразной формы, удается построить достаточно компактные НО с переходным ослаблением до -10 дБ и неравномерностью, не превышающей 0.5 дБ в двукратной, а при реализации многомодового режима - в трехкратной полосе частот. Для электродинамического анализа и синтеза НО с малыми отверстиями связи наиболее эффективно использовать квазистатическую теорию Бете, адаптированную для ВСС и развитую на случай многомодового режима работы.

Использование многомодового режима работы позволяет также расширить возможности волноводной техники. Многомодовые волноводы, т.е. волноводы, поперечные размеры которых позволяют распространение не только основной, но и высших типов волн, дают возможность передавать большую мощность, чем одномодовые, а также создавать такие устройства, как многомодовые фильтры и волноводные антенны со сложными диаграммами направленности. При работе с многомодовыми волноводами важную роль играют такие устройства, как модовые волноводные трансформаторы (конверторы) - это устройства обеспечивающие преобразование одних распространяющихся мод волновода в другие. Существует несколько основных подходов к проектированию модовых волноводных трансформаторов (МВТ): плавный изгиб волновода вдоль продольной оси, плоскопоперечные стыки волноводов с резким изменением поперечного сечения, а также тонкие продольные металлические диафрагмы. Каждый из этих подходов обладает своими преимуществами и недостатками, так, например, плавные изгибы позволяют получить наилучшую степень модового преобразования в широкой полосе частот и минимальные отражения, но при этом имеют наибольший продольный размер до нескольких рабочих длин волн;

трансформаторы на плоско-поперечных стыках, наоборот обеспечивают наибольшую компактность и простоту производства, однако обладают наименьшей рабочей полосой трансформации и достаточно большим уровнем отражения. Реализация МВТ на волноводах сложного сечения позволит достичь ряда новых свойств, таких как, например, обеспечение регулярности внешнего профиля волновода при изгибах, и плоско-поперечных стыках, путем вариации только размеров гребней ВСС.

Развитие современной микросистемой техники привело к появлению новых трехмерных структур в составе многослойных интегральных микросхем - SIW-структур (Substrate Integrated Waveguide - интегрированный в подложку волновод), которые представляет собой волноводоподобные элементы, созданные двумя рядами металлических цилиндров в диэлектрической подложке, соединяющих два параллельных слоя металлизации. В результате, трехмерный прямоугольный волновод заменятся планарной структурой, которая может быть изготовлена, например, с помощью КНТО - керамики с низкой температурой обжига (LTCC - Low Temperature Co-fired Ceramic) или других распространенных технологий. Основными свойствами SIW структуры являются высокий уровень мощности, экранированная конструкция, а, следовательно, малые потери и возможность получения высоких добротностей, характерные для классических цельнометаллических волноводов, объединенные с малыми массогабаритными показателями, простотой производства и низкой себестоимостью полосковых структур. Можно показать, что реализация ВСС и узлов на их основе в интегральных микросхемах с помощью SIW-технологии, способна с таким же успехом, как и в классических структурах, заменить прямоугольные волноводы и вывести реализуемые устройства на новый, современный, высокотехнологичный уровень. На сегодняшний момент существует лишь несколько работ, затрагивающих возможность реализации устройств на гребневых волноводах в структуре LTCC. При этом во всех публикациях отмечается значительное усложнение решаемой электродинамической задачи, за счет необходимости точного оп-

ределения характеристик ВСС. В качестве одного из подходов к электродинамическому анализу и синтезу 8Ш-устройств на гребневых волноводах предлагается использовать в качестве прототипа соответствующие устройства, реализованные на цельнометаллических волноводах, с последующим пересчетом геометрических размеров с учетом особенности 81\¥-конструкций.

Необходимо отметить, что бурное развитие за последние два десятилетия специализированных программных пакетов компьютерного моделирования различных высокочастотных радиотехнических задач прямыми численными методами, позволяет на сегодняшний момент решить в строго постановке практически любую задачу анализа многих волноводных элементов и устройств, в том числе и на волноводах со сложным поперечным сечением. Однако, как показывают многочисленные исследования, решение задач синтеза, особенно в случае наличия большого числа свободных параметров геометрии, оказывается практически невыполнимо в отсутствии хорошего начального приближения, поскольку либо требует огромного времени счета, либо вообще не приводит к конечному результату.

Поэтому, развитие базы численно-аналитических методов и поиск новых конструкций-прототипов, позволяющих с достаточно высокой скоростью и точностью решать широкий круг задач, связанных с электродинамическим анализом и синтезом ряда ключевых радиотехнических устройств на волноводах сложного сечения является актуальной и востребованной задачей для разработчиков аппаратуры сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн.

Целью диссертационной работы является: развитие электродинамических методов решения векторных краевых и многомодовых дифракционных задач, включая анализ и синтез частотно-селективных структур, модо-селективных структур и направленных ответвителей, разработка новых моделей и конструкций для волноводных устройств с простыми и сложными металлическими гребнями, а также возможностей их реализации в многослойных интегральных СВЧ-микросхемах.

Для достижения данной цели решены следующие задачи:

• развитие для волноводов сложного сечения методов и алгоритмов решения векторных дифракционных задач анализа в многомодовых режимах связанных плоско-поперечных неоднородностей, таких как стыки, сдвиги и тонкие металлические диафрагмы;

• развитие МЧО с учетом особенности поля на ребре для решения задач электродинамического анализа электромагнитных полей прямоугольных волноводов с двумя несимметричными прямоугольными металлическими гребнями, четырьмя симметричными прямоугольными металлическими гребнями, металлическими гребнями сложной Ь-образной формы;

• разработка конструкций-прототипов, алгоритмов и методик электродинамического расчета ППФ и ПЗФ на прямоугольных волноводах с простыми и сложными гребнями, включая фильтры: на запредельных волноводах, на резонансных диафрагмах со сложной апертурой, на резонансных штырях, а также фильтры с разворотом и многоуровневой геометрией;

• Расчет характеристик связи различных конфигураций двух гребневых волноводов через малые отверстия в многомодовом режиме, разработка алгоритмов и методик электродинамического анализа и синтеза широкополосных направленных ответвителей с малыми отверстиями связи на базе П- и Н-волноводов;

• разработка методов и алгоритмов электродинамического анализа и синтеза модо-селективных устройств (модовых волноводных трансформаторов) на базе волноводов сложного сечения, включая устройства на плавных вариациях геометрии, плоско-поперечных стыках и тонких продольных металлических диафрагмах;

• разработка методов анализа, синтеза и реализации сложных волноводных элементов и устройств в структуре многослойных интегральных СВЧ-микросхем с применением Б^-технологии.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1. Разработана эффективная электродинамическая методика и представлены новые результаты синтеза:

- полосно-пропускающих фильтров для волноводов с простыми прямоугольными гребнями и гребнями сложной Ь-образной формы на тонких металлических диафрагмах и плоско-поперечных сдвигах с четвертьволновыми и непосредственными связями, на плоско-поперечных стыках со связью на запредельных волноводах;

- полосно-пропускающих и полосно-запирающих волноводных фильтров на тонких резонансных металлических диафрагмах со сложной апертурой, а также полосно-запирающих фильтров для ВСС на круглых резонансных штырях.

2. Предложен новый подход к повышению компактности волноводных ППФ путем введения многоуровневых структур для фильтров на запредельных волноводах, и емкостных диафрагм в пространство четвертьволновых связей фильтров на резонансных диафрагмах.

3. Впервые подробно исследованы и обобщены основные закономерности частотных характеристик широкого класса селективных устройств на волноводах с простыми и сложными гребнями, реализованных на различных подходах, позволяющие выбирать наиболее оптимальные прототипы фильтров исходя из требований компактности, добротности, передаваемой мощности и геометрических особенностей.

4. Предложен новый подход к электродинамическому анализу и синтезу, в том числе и в многомодовом режиме, многоэлементных широкополосных НО с малыми отверстиями связи на волноводах сложного сечения, реализующий аппарат многомодовых матриц рассеяния в квазистатической теории Бете.

5. Разработана методика электродинамического анализа и синтеза новых видов модовых трансформаторов на базе волноводов сложного сечения с

применением продольных металлических диафрагм, плоско-поперечных стыков и плавных деформаций, включая плавные изгибы гребней. 6. Разработаны подходы и методики проектирования новых селективных устройств на волноводах сложного сечения в структуре многослойных интегральных СВЧ микросхем с применением технологии. Научная и практическая значимость диссертационной работы. Научная значимость работы определяется разработкой и развитием вычислительных методов прикладной электродинамики для решения задач анализа и синтеза широкого класса селективных, модотрансформирующих и направляющих устройств на волноводах сложного сечения, работающих, в том числе, и в многомодовом режиме, а также разработкой подходов и методов реализации данных устройств в структурах многослойных интегральных СВЧ микросхем.

Практическая значимость работы подтверждена патентами РФ на полезную модель и определяется созданными и зарегистрированными высокоскоростными программными комплексами компьютерного моделирования и проектирования полосно-пропускающих и полосно-запирающих фильтров, направленных ответвителей и модовых трансформаторов, реализованных на прямоугольных волноводах с простыми (прямоугольными) и сложными (Ь-образными) гребнями и использующих широкий спектр различных топологических конфигураций.

Практическую ценность представляет также разработанный подход для реализации волноводов сложного сечения и устройств на их основе в многослойных интегральных микросхемах, позволяющий использовать в качестве прототипов аналогичные устройства, разработанные на классических цельнометаллических ВСС, с соответствующим пересчетом геометрических размеров и учетом диэлектрической проницаемости слоев подложки.

Решение ряда задач, поставленных в диссертации, осуществлялось в ходе выполнения научных проектов под руководством автора, поддержанных двумя грантами «Российского Фонда Фундаментальных Исследований»

(№ 12-07-31003, № 15-07-00410), а также НИР по заказам профильных предприятий отрасли, выполняемых на физическом факультете Южного Федерального Университета.

Результаты исследований и разработанные программы были использованы в АО «КБ «Связь» и ВНИИ «Градиент», что подтверждено актами внедрения, а также в учебном процессе в лекционных курсах и практикумах, физического факультета по направлениям «радиофизика» и «инфокоммуни-кационные технологии и системы связи».

Достоверность и обоснованность результатов работы обеспечивается использованием строгих электродинамических методов анализа и синтеза, выбором моделей, адекватно отражающих реальные физические объекты; подтверждается анализом внутренней сходимости методов решения, сравнением с результатами, полученными другими, в первую очередь, численными электродинамическими методами, с экспериментальными и теоретическими результатами, представленными в известной литературе, а также собственными экспериментальными данными.

Основные положения, выносимые на защиту:

• Высокоскоростные алгоритмы электродинамического анализа и синтеза ППФ и ПЗФ на прямоугольных волноводах со сложными металлическими гребнями и резонаторами на плоско-поперечных стыках, сдвигах и тонких металлических диафрагмах, позволяющие эффективно решать задачи проектирования широкого класса волноводных частотно-селективных устройств различной топологии.

• Новые физические результаты, полученные при исследовании характеристик полосно-пропускающих и полосно-запирающих фильтров на волноводах с металлическими гребнями сложной Ь-образной формы, заключающиеся в проявлении свойств как параллельного, так и последовательного колебательного контура в структуре одиночного частотно-селективного элемента.

• Способы уменьшения габаритных размеров фильтров на волноводах сложного сечения путем введения многоуровневых структур для фильтров на запредельных волноводах и емкостных диафрагм в пространство четвертьволновых связей фильтров на резонансных диафрагмах.

• Метод электродинамического анализа многоэлементных направленных ответвителей с малыми отверстиями связи, основанный на применении многомодовой матрицы рассеяния в квазистатической теории Бете, позволяющий упростить и повысить точность проектирования широкополосных НО на волноводах сложного сечения как в одно-, так и в много-модовом режиме работы.

• Совокупность новых физических результатов, полученных при анализе модо-селективных свойств многомодовых ВСС с плоско-поперечными стыками, тонкими продольными металлическими диафрагмами и плавными продольными деформациями, заключающихся в правилах отбора взаимодействующих мод, а также в возможностях улучшения массога-баритных и электродинамических характеристик модовых волновод-ных трансформаторов, благодаря наличию внутренних гребней в конструкции устройств.

• Модели новых частотно-селективных устройств на базе волноводов сложного сечения, реализованных по технологии, позволяющие развить элементную базу многослойных интегральных СВЧ микросхем.

Таким образом, диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных исследований разработаны теоретические положения, совокупность которых можно квалифицировать как научное достижение для развития направления радиофизики СВЧ и КВЧ диапазонов - разработка электродинамических методов анализа и синтеза селективных, модотрансформирующих и направляющих устройств на волноводах сложного сечения в одно- и многомодовых режимах, включая их реализацию в структурах многослойных интегральных микросхем.

Личный вклад автора. Автору принадлежит постановка всех рассмотренных задач, разработка электродинамических методов их решения, разработка алгоритмов и программ, проведение численных исследований и интерпретация полученных результатов.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на следующих всероссийских и международных конференциях:

• Всероссийская и международная конференция «Излучение и рассеяние электромагнитных волн» (г. Таганрог, 2001 г., 2003 г., 2005 г., 2007 г., п. Дивноморское, 2009 г., 2011 г., 2013г., 2015 г.);

• Международная конференция «Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter, and Sub millimeter Waves» (г. Харьков, 2004 г., 2007 г.);

• Международная конференция «Modern Problems of Computational Electrodynamics» (г. Санкт-Петербург, 2004 г.);

• Международная конференция «Современные проблемы радиоэлектроники» (г. Ростов-на-Дону, 2006 г., 2010 г.);

• Международная конференция «Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации», ARMIMR (г. Суздаль, 2007 г., 2009 г., 2011 г., 2013 г.);

• Всероссийская конференция «Распространение радиоволн» (п. Лоо, 2008 г., г. Йошкар-Ола, 2011 г.);

• Международная конференция «Актуальные проблемы электронного приборостроения» (г. Саратов, 2010 г., 2012 г., 2014 г.);

• Международная конференция «Физика и технические приложения волновых процессов» (г. Челябинск, 2010 г.)

• Международный радиоэлектронный форум МРФ-2011, конференция «Телекоммуникационные системы и технологии» (г. Харьков, 2011 г.);

• Международная конференция «Progress in Electromagnetics Research Symposium», PIERS (г. Стокгольм, 2013 г.)

• Международная конференция «International Conference on Antenna Theory and Techniques», 1С ATT (г. Одесса, 2013 г.);

• Международная конференция «International Conference on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory» (г. Харьков, 2006, г. Одесса, 2008, г. Киев, 2010 г., г. Харьков, 2012 г.);

• Международная конференция «IEEE East-West Design & Test Symposium», EWDTS (г. Ростов-на-Дону, 2013 г.);

• Международная конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», CrimiCo (г. Севастополь, 2014 г., 2015 г.);

• Международная конференция «European Microwave Conference», EuMC (г. Париж, 2015 г.);

а также на научно-квалификационном семинаре Института Радиотехники и Электроники им. В.А. Котельникова РАН (г. Москва, 2015 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 106 печатных работ, в том числе в журналах из перечня ВАК - 41 статья, 1 монография (в соавторстве), 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ, 2 патента РФ на полезную модель, 59 тезисов докладов на всероссийских и международных конференциях.

Структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения и списка литературы. Работа содержит 413 страниц, 245 рисунков, 36 таблицы и список литературы из 495 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи диссертационной работы, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе решена задача электродинамического анализа одиночных и связанных плоско-поперечных неоднородностей в волноводах сложного сечения в одно- и многомодовом режимах. Представлена методика, разработан алгоритм и программа расчета для ЭВМ нормированной проводимости одиночной плоско-поперечной неоднородности, а также многоволновой матрицы рассеяния связанных неоднородностей. При этом комплексная про-

водимость записана в виде функционала, стационарного относительно малых вариаций векторного электрического поля на апертуре неоднородности.

ной диафрагмы в Н-волноводе личных значениях параметра \ХИ ее апертуры

Рис. 3. Поперечное сечение плоско- Рис. 4. Зависимость В(к-1) стыка от при раз-поперечного стыка в Н-волноводе личных значениях параметра с, II его апертуры

Приведены результаты исследований свойств одиночных тонких металлических диафрагм (рис. 1, 2), плоско-поперечных стыков (рис. 3, 4) и сдвигов П- и Н-волноводов в одно- и многомодовом режиме, а также результаты исследований связанных плоско-поперечных неоднородностей, в том числе сходимость методов расчета по числу учитываемых высших типов волн в

ВСС. Проведено сравнение полученных результатов с результатами компьютерного моделирования численными методами и экспериментальными и теоретическими результатами, представленными в литературе. В частности, на рис. 2 представлена зависимость мнимой части нормированной проводимости В для тонких одиночных металлических диафрагм в Н-волноводе (рис. 1) с размерами h/l = 0.8, с/1 = 0.4, g/1 = 0.7 от нормированного волнового числа к ■ I в многомодовом режиме. При изменении параметра /,// диафрагмы (/?, = h, С\ = c,gi = g) значения мнимой части - В преимущественно отрицательные, иллюстрируя ее индуктивную природу. Однако, наличие точек, где мнимая часть проводимости диафрагмы обращается в ноль, говорит о ее резонансных свойствах. На рис. 4 представлена зависимость мнимой части нормированной проводимости В для плоско-поперечного стыка Н-волноводов (рис. 3) h/l = 0.5, с/1 = 0.2, g/1 = 0.686 (возбуждающий) при различных высотах гребней с\/1 (возбуждаемый) от нормированного волнового числа к ■ I в многомодовом режиме. Из графиков на рисунках видно, что при каждом увеличении количества распространяющихся мод, графики испытывают излом либо проявляют резонансный характер, причем, если для перехода в двухмодовый режим точка излома примерно одинакова для всех высот гребней второго волновода, то для мод более высокого порядка она смещается, что объясняется возрастающим расхождением значений критических волновых чисел, а также сменой порядка их следования и появлением в спектре распространяющихся Е-волн.

Решены задачи электродинамического анализа и синтеза полосно-пропускающих фильтров (ППФ) на тонких диафрагмах и плоско-поперечных сдвигах волноводов сложного сечения. Рассмотрен радиотехнический подход к синтезу фильтров на ВСС с четвертьволновыми и непосредственными связями, разработаны алгоритмы и программы синтеза. Представлены конструкции синтезированных узкополосных и широкополосных полосно-пропускающих фильтров с четвертьволновыми и непосредственными связями на П- и Н-волноводах на тонких диафрагмах (рис. 5-8) и плоскопоперечных сдвигах (рис. 9, 10) и их амплитудно-частотные характеристики.

1,6 1.8 го к-1

Рис. 5. ППФ на Н-волноводе с четверть- Рис. 6. Зависимости модулей 8-параметров волновыми связями (5резонаторов) ППФ на Н-волноводе (рис. 5) от к-1

Р|,дБ

ш

С.

Рис. 7. ППФ на Н-волноводе с непосредственными связями (7 резонаторов)

1.4 1.6 1,8 го гг к-1 Рис. 8. Зависимости модулей 5-параметров ППФ на Н-волноводе (рис. 7) от к-1

Рис. 9. ППФ на плоско-поперечных сдвигах Рис. 10. Зависимости модулей 5-

Н-волновода с непосредственными связями параметров ППФ (рис. 9) от к-1

Проведено сравнение фильтров на данных типах неоднородностей по показателям компактности, добротности и характеристикам полосы запирания. Точность полученных результатов контролировалась компьютерным моделированием численными методами.

Амплитудно-частотные характеристики синтезированных фильтров здесь и далее приведены в виде зависимости Б-параметров от к-1 (|8ц| - сплошная линия, 1821! - пунктирная линия). Относительная длина фильтра с четвертьволновыми связями на пяти резонаторах составила ¿/7=12 или ¿/Ло = 3.2, где Ло -центральная длина волны полосы пропускания фильтра. А для фильтра с непосредственными связями при относительной длине фильтра ¿/7=14 или Ь/Л0 = 3.8 удается разместить уже 7 резонаторов. Причем, помимо пропорционального уменьшения продольного размера фильтра при использован™ непосредственных связей резонаторов, необходимо также отметить заметное увеличение уровня затухания в полосе заграждения, а также ее расширение.

Отмечено, что плоско-поперечные сдвиги позволяют получать более высокие добротности резонаторов, чем тонкие диафрагмы. Так, на рис. 9 представлена геометрия узкополосного ППФ на плоско-поперечных сдвигах Н-волновода на пяти резонаторах с непосредственными связями. Относительная длина фильтра составила ¿// = 12 или ¿/Ло = 3, а относительная полоса пропускания составила 2.7% (рис. 10). Плоско-поперечные сдвиги ВСС позволяют эффективно строить полосно-пропускающие фильтры, обладающие высокой добротностью и малым продольным размером. Такие фильтры позволяют работать с большими мощностями, чем фильтры на тонких плоско-поперечных диафрагмах, их практическое производство достаточно про-, стое, однако, в отличие от фильтров на диафрагмах, они имеют сложный внешний контур, что может создавать трудности при монтаже в составе комплексных СВЧ систем.

Во второй главе решены задачи электродинамического анализа и синтеза полосно-пропускающих фильтров на запредельных волноводах. Приведен алгоритм синтеза, представлены выражения для коэффициентов связи и фа-

зовых сдвигов инверторов сопротивлений и их связь с элементами матрицы рассеяния, разработана программа расчетов для ЭВМ. Представлены конструкции и амплитудно-частотные характеристики ППФ на П- и Н-волноводах с различным числом резонаторов. Рассмотрены топологии фильтров с разворотом и многоуровневой геометрией. Проведено сравнение полученных результатов с результатами компьютерного моделирования численными методами и экспериментальными и теоретическими результатами, представленными в литературе.

Так, например, на рис. 11 представлена конструкция семи резонаторно-го ППФ с разворотом в горизонтальной плоскости на основе широкополосного П-волновода с размерами: #/7 = 0.611, М = 0.961, с/1 = 0.125. Разворот осуществлен в области расположения центрального резонатора, так, что вход и выход устройства оказываются в одной плоскости. Из графиков зависимости [8| от к-1 (рис. 12) видно, что применение такого П-волновода позволяет строить фильтры с большей добротностью и высоким уровнем затухания в полосе заграждения, при этом в конструкции устройства размеры резонаторов оказываются существенно меньше размеров участков запредельного волновода. Ширина полосы пропускания составила 5%. Характерной особенностью данного ППФ является то, что вторая полоса пропускания имеет уровень |Бг1| не превышающий -25 дБ и ее влияние на полосу запирания будет минимальным.

На рис. 13 представлена конструкция ППФ с разворотами в вертикальной плоскости. Развороты имеют змеевидную форму, обеспечивая построение, так называемой, многоуровневой структуры фильтра. Связь между уровнями обеспечивается с помощью прямоугольных окон в общих стенках в областях размещения запредельных прямоугольных волноводов. Таким образом, инверторы в этом случае образованы двумя запредельными прямоугольными волноводами, соединенными прямоугольной диафрагмой. Применение коаксиальных входов обеспечивает некоторое расширение рабочей полосы фильтра, а также увеличивает добротность первого и последнего резонаторов,

обеспечивая возможность построения более узкополосных ППФ. Амплитудно-частотная характеристика синтезированного фильтра приведена на рис. 14. Ширина полосы пропускания в данном примере составила 5%.

|в|, дБ г

Рис. 11. ППФ на семи резонаторах в Н-волноводе с разворотом в горизонтальной плоскости

|3|. дБ

0.6 0.9 1.2 1,5 1.8 2,1

Рис. 12. Зависимости модулей 51-параметров ППФ (рис. 11) от к-1

0.9 1.1 1,3 1.5 1.7 1.9 2,1 2.3 к-1 Рис. 13. Многоуровневый ППФ на П- Рис. 14. Зависимости модулей 8-параметров волноводе с коаксиальными выходами многоуровневого ППФ (рис. 13) от к-1

В данной главе решены также задачи электродинамического анализа критических волновых чисел и электромагнитных полей нового для класса ВСС -прямоугольного волновода с Ь-образными металлическими гребнями. Рассмотрены три конфигурации волноводов: прямоугольный волновод с одним Ь-гребнем, прямоугольный волновод с двумя центрально-симметричными и

двумя перекрывающимися Ь-гребнями. Задача расчета критических волновых чисел и компонент электромагнитных полей для данных волноводов решена методом частичных областей с учетом особенности электромагнитного поля на ребре, при этом в аппроксимации неизвестных функций использованы взвешенные полиномы Гегенбауэра. Рассчитаны спектры собственных Н- и Е-волн исследуемых волноводов, исследованы зависимости критических волновых чисел основной и высших волн от геометрических размеров Ь-образных гребней и представлены картины распределения электрических и магнитных полей этих волн в поперечном сечении волновода.

Представлены конструкции и амплитудно-частотные характеристики ППФ на прямоугольных волноводах с одним и двумя Ь-образными металлическим гребнями.

к ■ I при различных размерах гребней к ■ 1 при различных размерах гребней

На рис. 15, 16 представлены зависимости коэффициента связи К и фазы (р от к-I для инвертора сопротивлений, образованного участком полого прямоугольного запредельного волновода длиной = 0.5, ограниченного двумя плоско-поперечными стыками с прямоугольным волноводом того же поперечного сечения с двумя центрально-симметричными Ь-гребнями с размерами: М = 0.526, М = 0.1155, /г2// = 0.2205, 1ХП = 0.109, 1гП = 0.681 (кривая - 1). Кривая - 2 соответствует случаю бесконечно-тонкой горизонтальной части гребней (И\Д = Ъ2/1), актуальность такой конфигураций описана

в главе 7; кривая - 3 соответствует /у7 = 0.781, т.е. более узкой вертикальной части гребней; кривая - 4 соответствует 1\/1= 0.209, т.е. более узкой горизонтальной части гребней. В целом необходимо отметить, что при одинаковой длине запредельных волноводов инвертор, построенный на Ь-гребневом волноводе имеет коэффициенты связи существенно меньше, чем аналогичный инвертор на П- или Н-волноводе. Эта особенность позволяет получать на базе Ь-гребневых волноводов более компактные узкополосные фильтры.

у—

а.

_______иш

Рис. 17. ППФ на трех резонаторах на прямоугольном волноводе с двумя Ь-гребнями с Н-волноводом на входе

Рис. 18. А ЧХ ППФ на трех резонаторах на прямоугольном волноводе с двумя Ь-гребнями с Н-волноводом на входе

И, дБ

Рис. 19. Многоуровневый ППФ на Ь-гребневом волноводе с коаксиальными выходами

0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 2.1 2,3 к-1 Рис. 20. Зависимости модулей 8-параметров многоуровневого ППФ (рис. 19) от к-1

На рис. 17, 18 приведены результаты синтеза полосно-пропускающего фильтра, использующего в качестве резонаторов прямоугольный волновод с двумя центрально-симметричными Ь-гребнями с размерами: М = 0.526, /г¡/7 = 0.1155, И2/1 = 0.2205, /// = 0.109, /2// = 0.681; и входами на стандартных Н-волноводах. Из рис. 17 видно, что при одинаковых рабочих частотах поперечные размеры Ь-гребневых волноводов примерно в два раза меньше, чем Н-волноводов (д0 - ширина входного Н-волновода). Относительная длина фильтра составила Д£/я0 = 0.93 или Ь/Ао = 0.65, а относительная полоса пропускания составила 1.85%. Характерной особенностью применения в структуре фильтра Ь-1ребневого волновода является то, что резонатор на его основе обладает не только классической частотой полного пропускания (резонансом), но и частотой полного отражения (антирезонансом), попадающей как раз в полосу запирания. Благодаря этому удается получить в полосе запирания рекордно низкие для волноводных фильтров уровни затухания более 100 дБ.

Аналогично фильтру, представленному на рис. 13, синтезирован ППФ на базе прямоугольного волновода с одним Ь-гребнем с разворотом в вертикальной плоскости (рис. 19). Амплитудно-частотная характеристика синтезированного фильтра приведена на рис. 20.

В третьей главе решены задачи электродинамического анализа и синтеза полосно-пропускающих и полосно-запирающих фильтров (ПЗФ) на тонких плоско-поперечных металлических резонансных диафрагмах и круглых металлических резонансных штырях. Приведен алгоритм синтеза по-лосно-пропускающих и полосно-запирающих фильтров на тонких металлических резонансных диафрагмах со сложной апертурой. Разработаны программы расчетов на ЭВМ.

Представлены результаты анализа комплексной проводимости для диафрагм с апертурой в виде прямоугольного окна с двумя центрально-симметричными металлическими Ь-гребнями (рис. 21). На рис. 22 в качестве примера приведена зависимость мнимой части нормированной проводимости диафрагмы от нормированного волнового числа к ■ а при различных

значениях нормированного параметра s/a. Остальные размеры составляют соответственно: Ыа = 0.5, h/а = 0.17, На = 0.4, с/а = 0.05. Из рис. 22 видно, что зависимость В(к ■ а) имеет точку пересечения с осью абсцисс и разрыв второго рода. Первая характерная частотная точка, где В = 0, является частотой полного пропускания и фактически классической резонансной частотой, но с добротностью существенно превышающей добротности простого прямоугольного окна. Однако, особенностью исследуемого типа диафрагм является наличие также частотной точки, где В -» оо, что соответствует частоте полного отражения или частоте антирезонанса. Наличие данной особенности позволяет при проектировании ППФ на резонансных диафрагмах добиться расширения полосы заграждения и существенного увеличения уровня затухания в ней, а также проектировать и ПЗФ.

В-

Рис. 21. Поперечное сечение диафрагмы с окном в виде прямоугольного волновода с двумя центрально-симметричными Ь-гребнями

3.7 4,1 4,5 4,9 5,3 5.7 к'О

Рис. 22. Зависимость мнимой части проводимости диафрагмы от к ■ а при различных значениях параметра £ /а ее апертуры

Представлены конструкции и амплитудно-частотные характеристики ППФ на сложных резонансных диафрагмах с различным числом резонаторов. Так, на рис. 23 приведен пример трехрезонаторного фильтра для апертуры в виде прямоугольного окна с двумя центрально-симметричными Ь-гребнями. Относительная длина фильтров составила соответственно ¿,/<2 = 1.15 и ¿2/я = 2.38.

И.дБ

|в|, дБ г

3,4 3,9 4,4 4,9 5,4 к-а

Рис. 23. ППФ на трех сложных резонансных диафрагмах в прямоугольном волноводе Центрально-симметричные Ь-гребни)

3,4 3,9 4,4 4,9 5,4 к-а

Рис. 24. Компактных ППФ на трех сложных резонансных диафрагмах в прямоугольном волноводе

Реализован подход, позволяющий существенно уменьшить продольный размер данного типа фильтров путем введения в пространство четвертьволновых связей между резонансными диафрагмами емкостных диафрагм, сокращающих длину инверторов с А/4 до А/12. На рис. 24 приведены результаты синтеза компактных ППФ (для сравнения исходная характеристика фильтров-прототипов (рис. 23) приведена на рисунке маркерами). Относительная длина фильтров уменьшилась в три раза и составила соответственно Ц/а = 0.44.

1Б1, дБг

Рис. 25. Конструкция ПЗФ на П-волноводе со штыревыми резонансными элементами

2.75 А'-/

Рис. 26. Зависимость модулей 5-параметров ПЗФ на П-волноводе со штыревыми резонансными элементами

Разработан алгоритм синтеза полосно-запирающих фильтров на круглых металлических резонансных штырях в ВСС и сложных резонансных

диафрагмах. При расчетах характеристик резонансных штырей использован принцип эквивалентности круглого штыря и тонкой металлической диафрагмы. Зависимость модулей Б-параметров трехрезонаторного ПЗФ (рис. 25) от нормированного волнового числа к •/ представлена на рис. 26 (|8ц| -сплошная линия, ^^ - пунктирная линия). Точность всех полученных результатов контролировалось компьютерным моделированием численными методами, а также сравнением с результатами эксперимента.

В четвертой главе рассмотрено решение задачи электродинамического анализа и синтеза многоэлементных направленных ответвителей на П- и Н-волноводах с малыми отверстиями связи. Анализ характеристик рассеяния направленных ответвителей осуществлялся с применением квазистатической теории Бете, адаптированной к задаче о волноводах сложного сечения, и аппарата многомодовой матрицы рассеяния. Разработана программа высокоскоростного расчета на ЭВМ, обеспечивающая точность вычислений, сравнимую со строгими электродинамическими методами.

Проводится всесторонний анализ характеристик различных малых отверстий связи: круглого, прямоугольного (учетом поворота вокруг своей оси), крестообразного, для различных вариантов сочленения П- и Н-волноводов по узкой стенке, по широкой стенке, Т-образного сочленения. Представлены конструкции широкополосных НО на П- и Н-волноводах с различными отверстиями связи, а также соответствующие характеристики их переходного ослабления и направленности.

Рассмотрено развитие теории Бете для анализа многомодовых НО. На примере второй моды спектра показаны особенности характеристик связи двух П-волноводов в многомодовом режиме через круглое отверстие радиусом г Н = 0.15. В качестве примера представлены зависимости модулей 821 и 1 от к ■ I, для двух случаев: когда на вход (1) подается первая мода (рис. 27) и когда на вход (1) подается вторая мода (рис. 28). Использован П-волновод с размерами: М=0.9, £/7=0.845, с//=0.345 (рис.1), рабочий диапазон частот выбран между второй и третьей модами волновода. В обозначениях Б-параметров на

графиках в скобках первый индекс соответствует номеру моды на выходе, а второй - на входе. Сравнение, как и ранее, с результатами компьютерного моделирования прямыми численными методами (маркеры на графиках) подтверждает адекватность получаемых результатов и работоспособность описанного метода в многомодовом режиме.

Рис. 27. Зависимость модулей S- Рис. 28. Зависимость модулей S-

параметров от к ■ I для связи П-волноводов параметров от к • / для связи П-волноводов

по широкой стенке в многомодовом режи- по широкой стенке в многомодовом режиме при возбуждении первой волной ме при возбуждении второй волной

Отмечено, что два одинаковых отверстия связи, независимо от их формы, расположенные симметрично относительно центральной оси П-волновода, обеспечивают для первой моды синфазное возбуждение, а для второй моды -противофазное. Таким образом, в этом случае, для первой моды наблюдается увеличение ответвляемой мощности, а для второй моды, наоборот, обнуление.

Такая особенность распределения электромагнитного поля второй моды в поперечном сечении П-волновода дает возможность расширения рабочего диапазона частот многоэлементного направленного ответвителя до третьей моды волновода, обеспечивая работу в одномодовом режиме. Рассмотрена в качестве примера конструкция 20 дБ НО с повернутыми щелями (рис. 29). Результаты расчета модулей S-параметров от k-l представлены на рис. 30 (на горизонтально оси отмечена точка перехода в многомодовый режим). В данном примере удается обеспечить перепад переходного ослабления ± 1 дБ во всем рабочем диапазоне к •/е [1.18; 3.54], т.е. фактически 3:1.

связи многомодовом режиме при возбуждении

первой волной

В пятой главе решены задачи электродинамического анализа и синтеза модовых трансформаторов на волноводах сложного сечения с применением продольных металлических диафрагм и плоско-поперечных стыков. Для реализации процедуры синтеза модовых волноводных трансформаторов (МВТ) решены задачи электродинамического анализа критических волновых чисел и компонент электромагнитных полей несимметричных Н-волноводов и прямоугольных волноводов с четырьмя симметричными прямоугольными гребнями методом частичных областей с учетом особенности электромагнитного поля на ребре. Разработаны программы расчетов на ЭВМ.

Принцип действия МВТ на продольных диафрагмах показан на примере трансформатора мод Н\а - Н\м, (индекс е - соответствует граничному условию типа электрической стенки, а индекс о - типа магнитной стенки; первый индекс - вертикальная ось симметрии, второй - горизонтальная) в квадратном четырехгребневом волноводе. На рис. 31 последовательно представлены распределения электрических полей по поперечному сечению трансформатора на различных срезах «А»+«Е». Для того, чтобы на участке «В» -«Г» обеспечить сдвиг фазы 180° между полу- и четверть-волноводами, необходимо, чтобы выполнялось условие:

\Р1-Р2\-М = л,

(1)

где Д,/?2 - постоянные распространения мод полу- и четверть-волновода соответственно, АЬ - длина участка «В» - «Г».

Сформулированы правила отбора трансформируемых мод и описаны особенности конструкций диафрагм и согласующих элементов.

пгжш

ШЛ

х я » - Е Г -

РЯ]

1 • -

= -в:р я а я | -Я

"П -I г! - * И в I •Г'(И(Н

_^_!

Г => Д ==> Е№) Рис. 31. Структура и иллюстрация процесса модового преобразования в МВТ на продольных диафрагмах в квадратном четырехгребневом волноводе

3,65 3.75 к

Рис. 32. Конструкция и иллюстрация Рис. 33. Зависимость модулей 5-

преобразования мод МВТ на продольных параметров от в МВТ (рис. 33)

диафрагмах в квадратном четырехгребневом волноводе

Представлены конструкции и амплитудно-частотные характеристики МВТ на продольных диафрагмах для Н-волновода и квадратного четырех-гребневого волновода. Пример трансформатора мод Н)ж - Нхое в квадратном четырехгребневом волноводе приведен на рис. 32, а зависимость модулей Б-

параметров от к ■ I (/ - половина ширины волновода), иллюстрирующая трансформацию мод (мода 2 в моду 1 на графике) приведена на рис. 33. Продольный размер МВТ составил АЫ1 = 2,69.

Приводится также описание процедуры и численные результаты поэтапного синтеза МВТ на плоско-поперечных стыках Н-волноводов с размерами: М = 0.8,5/7 = 0.3, с/1 = 0.4 (рис. 1). Было рассмотрено преобразование основной моды Н'ое в пятую моду Е'оо. МВТ строился на десяти секциях или одиннадцати плоско-поперечных стыках (рис. 34), расстояние между стыками принималось одинаковым - й/,I = 0.12. На рис. 35 представлена зависимость |5(А:-/)| (8И - пунктирная линия, 821 - сплошная линия). Уровень отраженных мод со-

Рис. 34. Конструкция МВТ на 11 плоско- Рис. 35. Зависимость модулей 5-

поперечных стыках в Н- волноводе параметров от к-1, иллюстрирующая

трансформа11ию мод в МВТ (рис. 34)

В шестой главе рассматриваются методы анализа плавных деформаций в многомодовых волноводах. На основе метода поперечных сечений разработан алгоритм анализа плавного изгиба волновода постоянного поперечного сечения и плавного изменения поперечного сечения волновода с выводом формул для коэффициентов связи, применимых для реализации в волноводах сложного сечения.

Рассмотрены новые типы модовых трансформаторов на базе Н-волновода и квадратного четырехгребневого волновода. Разработаны про-

граммы расчета на ЭВМ. В качестве геометрической функции, описывающей плавную деформацию, использована аналитическая функция, параметры которой оптимизируются на каждом участке, где радиус кривизны один раз меняет свой знак. Так, например, на рис. 36 приведен результат моделирования модуля электрического поля в плоскости 42 для трансформатора Н1 - Е)ю на линии х = 0. При расчетах и моделировании МВТ использовался квадратный Н-волновод с размером гребней: ширина - 0.25 • /, высота -0.2-1, где / - поперечный размер волновода. На рис. 37 приведены результаты расчетов модулей Б - параметров (|8ц| - пунктирные линии и ^г^- сплошные линии) трансформаторов (нумерация мод на рисунке соответствует их порядковому номеру в спектре с учетом правил отбора).

Рис. 36. Трансформатор моды Н^ в моду Е*01 на изгибах Н-волновода

3,00 3,09 3,18 3,27

Рис. 37. Зависимость модулей ^-параметров от к-1, иллюстрирующая трансформацию мод //' - Е\п вН-волноводе

Рис. 38. Трансформатор моды

К

в моду Нее на изгибах гребней Н-волновода

Проведена модернизация конструкции МВТ на изгибах, в которой плавной деформации подвергаются только гребни внутри волновода, а внешняя граница самого волновода сохраняет свою регулярность (рис. 38). Реализовано упрощение конструкции МВТ на плавных деформациях гребней путем замены гладкого профиля ступенчатыми плоско-поперечными стыками. Точность всех полученных результатов контролировалось компьютерным моделированием численными методами.

В седьмой главе рассматривается новое направления развития волно-водной техники, позволяющее включать волноводные узлы и устройства в современные интегральные микросхемы сантиметрового, миллиметрового и субмиллиметрового диапазона длин волн - SIW-технология (Substrate Integrated Waveguide). Приведены история создания, варианты практической реализации и методики, позволяющие рассчитывать данные структуры на базе прямоугольных волноводов. Рассмотрено построение в многослойных интегральных микросхемах волноведущих линий и устройств на базе волноводов сложного сечения.

1.40-

1.35-

1.25

g.Ja

N ----0.17

...... 0.20

N N ------0.23

'«Ч.;Ул\ч ......- 0.26

........0.29

Рис. 39. Конструкция П-волновода, реализованного по SIW-технологии

0.90 0.94 0.96 1.02 1,06 а.'а^

Рис. 40. Зависимость нормированных критических волновых чисел основной волны 5ЛГ П-волновода от геометрических размеров

Доказана возможность расчета критических волновых чисел таких линий, используя в качестве прототипов цельнометаллические аналоги ВСС. Так, в частности, приведены результаты исследования и сравнения электродинамических характеристик классических металлических ВСС и волноводов, реали-

зованных по 81\У-технологии, на примере П-волновода (рис. 39). На рис. 40 представлены зависимости ке ■ я,„г 81\¥ П-волновода, отнесенные к размерам

аналогичного цельнометаллического П-волновода (кс- критическое волновое число). Сплошной линией на графике отмечен уровень нормированного критического волнового числа цельнометаллического П-волновода.

Представлены результаты синтеза полосно-пропускаюгцих фильтров, реализованных на плоско-поперечных стыках, сдвигах и тонких металлических диафрагмах в П- и Н-волноводах, а также прямоугольных волноводах с Ь-образными гребнями. Представлены результаты синтеза по-лосно-пропускаюгцих многоуровневых 81\¥-фильтров.

Так, на рис. 41 приведены результаты компьютерного моделирования 51\У ППФ на П-волноводе с индуктивными диафрагмами. Использована диэлектрическая подложка толщиной 0.508 мм и диэлектрической проницаемостью 2.2. Продольный размер фильтра составил 19 мм при поперечных размерах волновода I = 2.600 мм, /г = 3 • с = 1.524 мм, g = 2.250 мм, с = 0.508 мм.

Результаты расчета модулей Б-параметров приведены на рис. 42 (как и ранее, |8ц| - сплошная линия, ^г^ - пунктирная линия). АЧХ использованного цельнометаллического фильтра-прототипа обозначена на рис. 42 маркерами и совпадает с характеристикой 51\¥-фильтра.

На рис. 43 и 44 представлена конструкция и АЧХ ППФ на Ь-гребневом прямоугольном волноводе, реализованного по 81\¥-технологии. Продольный размер фильтра составил 28 мм. В данном примере использован Ь-гребневый волновод с тонкими горизонтальными гребнями. Полоса пропускания фильтра составила 4%. Важно отметить, что при переходе к фильтр на Ь-гребневом прямоугольном волноводе сохранил свою особенность, а именно, наличие частоты полного отражения в полосе запирания устройства.

Поскольку высота 81\\^-устройств, определяемая толщиной диэлектрических слоев, оказывается существенно меньше их ширины и длины, то важную роль в повышении компактности могут сыграть многоуровневые структуры фильтров.

1ЯдБ

М *

и ^гГЙЛР

»

Рис. 41. Конструкция ЩЦ'-фипьтра на индуктивных диафрагмах в П-волноводе

||ЛЯДИТ1 Г

НИ Ш\ \ 11 \ \ II1

Рис. 45. Конструкция многоуровневого ППФ на Ь-гребневом прямоугольном волноводе, реализованного по БШ-технологии

15,0 17,5 20,0 22,5 25,0 27,5 ГГц

Рис. 42. Зависимость модулей 5-параметров от частоты ППФ на индуктивных диафрагмах в 77-волноводе, реализованного по 8П¥-технологии

Рис. 43. Конструкция ППФ на Ь-гребневом прямоугольном волноводе, реализованного по БШ-технологии

6 8 10 12 14 /ГГц

Рис. 44. Зависимость модулей Б-параметров от частоты для ППФ на Ь-гребневом прямоугольном волноводе, реализованного по 57Ж-технологии

ДО, дБ

11 12 13 14 15 16 /ГГц Рис. 46. Зависимость модулей Б-параметров от

частоты для многоуровневого ППФ на Ь-гребневом прямоугольном волноводе, реализованного по БИУ-технологии

Такой многоуровневый БГУ^фильтр с полосковыми входами представлен на рис. 45. Как и в предыдущих примерах, использована диэлектрическая подложка толщиной 0.508 мм с относительной диэлектрической проницаемостью е= 2.2. Для построения данного фильтра понадобилось девять слоев диэлектрика. Итоговые размеры устройства составили: 6.7 х 4.6 х 5.1 мм, что говорит о его высокой компактности. На рис. 46 представлена АЧХ фильтра в виде зависимости модулей Б-параметров от частоты. Относительная ширина полосы пропускания составила 3.7 %.

В заключении сформулированы основные полученные результаты и выводы по диссертационной работе. Показаны пути дальнейших исследований для развития сформулированного в работе направления радиофизики СВЧ и КВЧ диапазонов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основным результатом диссертационной работы явилось исследование, на основе разработанных и развитых электродинамических методов и составленных высокоскоростных программных модулей анализа и синтеза, широкого класса селективных, модотрансформирующих и направляющих устройств на волноводах сложного сечения, работающих в одно- и многомо-довом режимах.

Рассмотрена методика электродинамического анализа одиночных и связанных плоско-поперечных неоднородностей в ВСС в многомодовом режиме. Проведен анализ нормированной проводимости таких неоднородностей, как тонике металлические диафрагмы, сдвиги, а также стыки волноводов различного поперечного сечения, в одно- и многомодовом режиме. Отмечена возможность их эффективного использования в качестве конструктивных элементов при синтезе как широкополосных, так и узкополосных частотно-селективных устройств. Для расчета характеристик волноводных узлов, состоящих из двух последовательно расположенных плоско-поперечных неоднородностей, использован аппарат обобщенной многоволновой матрицы рас-

сеяния. Проведен анализ характеристик таких узлов для двух связанных тонких диафрагм, стыков и сдвигов П- и Н-волноводов. Осуществлено исследование сходимости решений по количеству учитываемых высших типов распространяющихся и нераспространяющихся волн. Проведено сравнение полученных результатов с результатами компьютерного моделирования численными методами и результатами, представленными в литературе.

Рассмотрен радиотехнический подход к синтезу фильтров с четвертьволновыми и непосредственными связями. Изложен алгоритм синтеза по-лосно-пропускающих фильтров на тонких металлических плоскопоперечных диафрагмах и плоско-поперечных сдвигах волноводов сложного сечения. Показано, что ППФ с четвертьволновыми связями на Н- и П-волноводах обладают достаточно узкой полосой запирания с затуханием не превышающим несколько десятков децибел. Отмечено, что для увеличения добротности фильтров на тонких диафрагмах необходимо использовать элементы со сложным контуром поперечного сечения. Представлены результаты синтеза ППФ с непосредственными связями на Н- и П-волноводах. Показано, что применение связанных объемных резонаторов без согласующих четвертьволновых участков в составе волноводных фильтров позволяет уменьшить их продольный размер, уменьшить количество неоднородностей в структуре устройства, а также обеспечить более широкую полосу запирания и повысить уровень затухание в ней. Установлено, что плоскопоперечные сдвиги волноводов сложного сечения могут служить высокоэффективным базовым элементом при синтезе узкополосных полосно-пропускающих фильтров. Частотно-селективные устройства на их основе обладают более высокой добротностью резонаторов, меньшим продольным размером, большей передаваемой мощностью и более широкой полосой запирания по сравнению с аналогами на тонких диафрагмах.

Решены задачи электродинамического анализа и синтеза полосно-пропускающих и полосно-запирающих фильтров на запредельных волноводах и сложных резонансных диафрагмах. Проведено исследование коэффи-

циентов связи и фазовых сдвигов инверторов сопротивлений фильтров, образованных участком запредельного прямоугольного волновода между двумя резонаторами, выполненными на волноводах сложного сечения. Реализованы возможности уменьшения габаритных размеров ППФ путем разворота и изгиба геометрии фильтра в горизонтальной и вертикальной плоскости. Получены более компактные и узкополосные фильтры с улучшенными характеристиками в полосе заграждения, благодаря использованию волноводов со сложными гребнями, например, Ь-гребневого прямоугольного волновода. Исследованы основные спектральные свойства Ь-гребневых волноводов. Показано, что по сравнению с классическими П- и Н-волноводом, прямоугольный волновод с одним и двумя центрально-симметричными Ь-образными гребнями позволяет получать более низкие значения критических волновых чисел основной волны с сохранением рабочей полосы одномодово-го режима, что обеспечивает построение более компактных устройств, более того обеспечивает уменьшение металлизации и, как следствие, итоговую массу. Анализ картин электромагнитных полей второй и третьей высших мод Ь-гребневого волновода показал, что они практически не имеют силовых линий поля в пространстве между гребнями, что позволяет обеспечить расширение рабочей полосы до четвертой моды волновода и достигнуть значений до 6:1 и более.

Построены ППФ на сложных резонансных плоско-поперечных диафрагмах с апертурой в виде прямоугольного резонансного окна с двумя центрально-симметричными металлическими Ь-гребнями. Показаны преимущества использования сложных резонансных диафрагм по сравнению с простыми прямоугольными окнами, в частности, в области построения более узкополосных фильтров и улучшения характеристик в полосе заграждения. Предложен новый подход, позволяющий существенно, до трех раз, уменьшить продольный размер ППФ на резонансных диафрагмах, путем использования вместо четвертьволновых инверторов сопротивлений инверторов на емкостных диафрагмах. Представлены результаты анализа и синтеза полос-

но-запирающих фильтров на плоско-поперечных диафрагмах и резонансных штырях в П-волноводах и на сложных резонансных плоско-поперечных диафрагмах в прямоугольных волноводах. Проведено сравнение полученных результатов с результатами эксперимента и компьютерного моделирования численными методами.

Решены задачи электродинамического анализа и синтеза многоэлементных широкополосных направленных ответвителей на П- и Н-волноводах с малыми отверстиями связи в одно- и многомодовом режиме работы. Анализ характеристик рассеяния направленных ответвителей осуществлялся с применением квазистатической теории Бете, адаптированной к задаче о волноводах сложного сечения, и аппарата многоволновой матрицы рассеяния. Показано, что повышение точности расчетов электродинамических параметров ВСС и применение модифицированных поправочных коэффициентов в теории Бете позволяет достигнуть при расчетах точности, получаемой прямыми численными методами, решающими задачу в строгой постановке, обеспечивая при этом колоссальный выигрыш в скорости вычислений. Представленные результаты синтеза направленных ответвителей с различными отверстиями связи, показали возможность обеспечения равномерности переходного ослабления в 50% полосе частот не более ± 0.5 дБ и направленности более 30 дБ. При этом наибольшей компактностью обладают устройства на парных прямоугольных щелях, повернутых вокруг своей оси. Рассмотрено развитие теории Бете для анализа многомодовых НО. Проведено сравнение полученных результатов с результатами компьютерного моделирования численными методами и экспериментальными результатами, представленными в литературе. На примере второй моды спектра показаны особенности характеристик связи двух П-волноводов, в частности, что продольная прямоугольная щель, расположенная в центре П-волновода, обеспечивает значительное возбуждение вторых мод в НО, практически не возбуждая основную моду, а размещение двух одинаковых отверстий связи симметрично относительно центра П-волновода обеспечивает увеличение уровня ответвляемой

первой моды и практически полную компенсацию второй моды. Последнее свойство дает возможность построить НО с парными отверстиями связи с расширенным рабочим диапазоном до третьей моды волновода, сохраняя одномодовый режим.

Решены задачи электродинамического анализа и синтеза модовых трансформаторов на волноводах сложного сечения с применением продольных металлических диафрагм и плоско-поперечных стыков. Рассмотрена реализация МВТ на Н-волноводах и четырехгребневых волноводах. Методом частичных областей с учетом особенности электромагнитного поля на ребре решены задачи электродинамического анализа модового состава и картин электромагнитных полей данных волноводов, причем для Н-волноводов рассмотрены варианты несимметричных структур со смещением одинаковых гребней от центральной оси волновода и с центрально расположенными гребнями различной высоты. Проведено подробное описание процесса трансформации мод в модовых трансформаторах на продольных диафрагмах, в частности сформулированы правила отбора трансформируемых мод и особенности конструкций диафрагм и согласующих элементов. Показано, что для данных МВТ удается достичь уровня затухания паразитных мод на выходе -20 дБ при рабочей полосе трансформации на уровне -10 дБ достигающей 7-10 %. Средняя длина таких трансформаторов составляет порядка одной длины волны в волноводе. Предложены конструкции модовых трансформаторов на плоско-поперечных стыках Н-волноводов. Сформулированы правила отбора трансформируемых мод для случаев несимметричного и симметричного изменения размеров гребней. Установлено, что для данного типа МВТ характерны высокие уровни отраженных волн, которые не всегда удается устранить в процессе оптимизации профиля трансформатора, при этом увеличение числа трансформирующих секций или длины каждой секции приводит к улучшению модового преобразования, но сопровождается одновременным сужением рабочей полосы трансформации. Средняя длина таких трансформаторов составляет половину длины волны в волноводе.

Проведено сравнение полученных результатов расчетов на ЭВМ с результатами компьютерного моделирования численными методами.

На основе метода поперечных сечений разработан алгоритм анализа плавного изгиба волновода постоянного поперечного сечения и плавного изменения поперечного сечения волновода с выводом формул для коэффициентов связи, применимых для реализации в волноводах сложного сечения. Разработан алгоритм синтеза и построены модовые трансформаторы на базе Н-волновода и квадратного четырехгребневого волновода. В качестве геометрической функции, описывающей плавную деформацию, для обеспечения наилучшего компромисса между числом свободных параметров при оптимизации и эффективностью модового преобразования, предложено использовать аналитическую функцию, параметры которой оптимизируются на каждом участке, где радиус кривизны один раз меняет свой знак. Для МВТ на плавных изгибах Н-волноводов и четырехгребневых волноводов показана эффективность преобразования на центральной частоте до 95%. При этом уровень паразитных мод, как на входе, так и на выходе трансформаторов оказывается ниже -25+ -30 дБ, а ширина рабочей полосы трансформации составила 8-12% и более. Данный тип МВТ отличает продольный размер, составляющий в среднем 4-5 длин волн в волноводе. Предложена конструкция МВТ на изгибах, в которой плавной деформации подвергаются только гребни внутри волновода, а внешняя граница волновода сохраняет свою регулярность. Показано, что такой трансформатор сохраняет все свойства своих прототипов, однако обеспечивает существенно более простое производство и монтаж в составе комплексного оборудования. Реализовано упрощение конструкции МВТ на плавных деформациях путем замены гладкого профиля гребней ступенчатыми плоско-поперечными стыками. Показано, что с ростом шага дискретизации происходит рост уровня отраженных мод, однако общий характер зависимостей в целом сохраняется.

Рассмотрено развитие волноводной техники в структурах современных многослойных интегральных СВЧ микросхем. Исследовано создание в мно-

гослойных интегральных микросхемах волноведущих линий и устройств на базе волноводов сложного сечения с применением 51\\^-технологии. Переход к ВСС позволяет расширить рабочий диапазон частот 81\У-усгройств. Показаны возможности расчета критических волновых чисел таких линий, используя в качестве прототипов цельнометаллические аналоги ВСС. Рассмотрена методика, согласно которой для синтеза частотно-селективных устройств на базе используются прототипы, синтезированные на классических цельнометаллических ВСС с последующим пересчетом геометрических размеров, учитывая толщину диэлектрического слоя и его диэлектрическую проницаемость. Представлены результаты синтеза полосно-пропускающих 81\\^-фильтров на П- и Н-волноводах, реализованных на плоско-поперечных сдвигах, а также на запредельных волноводах. Показаны преимущества использования при синтезе узкополосных ППФ прямоугольного волновода с тонкими Ь-образными гребнями. Представлены результаты синтеза полосно-пропускающих многоуровневых Б^-фильтров. Проведено компьютерное моделирование численными методами с учетом потерь в металле и диэлектрике. Показано, что такая конструкция позволяет существенно уменьшить габаритные размеры устройства, за счет малой толщины диэлектрических слоев интегральной микросхемы.

Дальнейшее развитие сформулированного в работе направления радиофизики СВЧ и КВЧ диапазонов может включать в себя разработку и реализацию методов и алгоритмов электродинамического анализа и синтеза устройств на ВСС с кусочно-слоистым диэлектрическим заполнением, в том числе с учетом потерь, волноводных элементов, проявляющих свойства ме-таматериалов, и устройств на их основе, а также поиск новых сложных геометрий поперечного сечения волноводов с целью получения новых свойств и улучшения характеристик современной волноводной элементной базы.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ

Статьи в журналах, включенных в перечень ВАК:

1. Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Синявский Г.П. Электродинамический анализ модового состава четырехгребневого прямоугольного волновода // Антенны, 2001, вып. 6, с. 62-68.

2. Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Синявский Г.П. Электродинамическое моделирование электромагнитных полей в четырехгребневом прямоугольном волноводе // Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 2003, т. 6, № 4, с. 19-24.

3. Земляков В.В., Заргано Г.Ф., Синявский Г.П. Новый подход к проектированию модовых трансформаторов на плавных деформациях круглых волноводов // Электромагнитные волны и электронные системы, 2004, т. 9, № 11, с. 60-68.

4. Земляков В.В., Заргано Г.Ф., Синявский Г.П. Трансформация мод при изгибах и вариациях диаметра круглых волноводов // Радиотехника и электроника, 2005, т. 49, № 2, с. 180-187.

5. Земляков В.В., Заргано Г.Ф., Синявский Г.П. Модовый трансформатор на изгибах квадратного четырехгребневого волновода // Электромагнитные волны и электронные системы, 2005, т. 10, № 5, с. 44-49.

6. Вдовенко К.В., Заргано Г.Ф., Земляков В.В. Синтез фильтров на плоскопоперечных неоднородностях в волноводах сложных сечений // Электромагнитные волны и электронные системы, 2005, т. 10, № 5, с. 50-56.

7. Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Синявский Г.П. Моделирование модовых волноводных трансформаторов методом поперечных сечений // Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 2005, т.8, № 3, с. 18-23.

8. Земляков В.В., Заргано Г.Ф., Нойкин Ю.М. Модовые трансформаторы на продольных диафрагмах в волноводах сложных сечений // Электромагнитные волны и электронные системы, 2006, т. 11, № 5, с. 60-63.

9. Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Вдовенко К.В. Расчет параметров тонких связанных поперечных диафрагм в волноводах сложных сечений // Электромагнитные волны и электронные системы, 2007, № 5, с. 43-49.

10. Земляков В.В., Заргано Г.Ф., Синявский Г.П. Трансформация мод при изгибах Н-волноводов // Радиотехника и электроника, т. 53, № 2, 2008, с. 177-183.

11. Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Кривопустенко В.В. Электродинамическое моделирование электромагнитных полей в прямоугольном волноводе с двумя L-выступами // Электромагнитные волны и электронные системы, 2008, № 5, с. 54-59.

12. Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Хохлачев A.B. Моделирование фильтров с непосредственными связями на тонких диафрагмах в желобковых волноводах // Электромагнитные волны и электронные системы, 2008, № 5, с. 71-76.

13. Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Синявский Г.П. Электродинамический анализ и синтез селективных устройств на тонких диафрагмах в гребневых волноводах // Радиотехника и электроника, 2009, т. 55, № 4, с. 401-410.

14. Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Нойкина Т.К., Хохлачев A.B. Исследование параметров сложных диафрагм в Н-волноводах в многомодовом режиме // Электромагнитные волны и электронные системы, 2009, № 5, с. 38-44.

15. Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Пелецкий Р.В., Синявский Г.П. Исследование параметров связи П-волноводов через малые отверстия различной формы // Электромагнитные волны и электронные системы, 2009, № 5, с. 29-37.

16. Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Пелецкий Р.В. Электродинамический анализ направленных ответвителей на волноводах сложного сечения, связанных системой малых отверстий // Электромагнитные волны и электронные системы, 2010, № 2, с. 48-57.

-4417. Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Пелецкий Р.В. Исследование параметров направленных ответвителей на П-волноводах, связанных системой круглых отверстий // Электромагнитные волны и электронные системы, 2010, №5, с. 48-57.

18. Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Кривопустенко В.В. Электродинамический анализ электромагнитных полей в прямоугольном волноводе с двумя перекрывающимися L-выступами // Электромагнитные волны и электронные системы, 2010, № 6, с. 52-56

19. Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Пелецкий Р.В. Анализ и синтез направленных ответвителей на гребневых волноводах с прямоугольными отверстиями связи // Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 2010, т. 13, № 4, с. 19-24.

20. Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Кривопустенко В.В. Электродинамический анализ и синтез собственных волн в прямоугольном волноводе с двумя L-выступами // Радиотехника и электроника, 2011, т. 56, № 3, с. 285-294.

21. Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Хохлачев A.B. Исследование параметров плоско-поперечных стыков и толстых диафрагм в Н-волноводах в многомодовом режиме // Электромагнитные волны и электронные системы, 2011, №5, с. 58-63.

22. Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Пелецкий Р.В. Компьютерное моделирование и синтез направленных ответвителей на гребневых волноводах с крестообразными отверстиями связи // Электромагнитные волны и электронные системы, 2011, № 5, с. 64-67.

23. Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Пелецкий Р.В. Синтез направленных ответвителей на П-волноводах, связанных системой круглых отверстий // Радиотехника и электроника, 2011, № 7, с. 789-795.

24. Заргано Г.Ф., Земляков В.В. Электродинамический анализ и синтез селективных устройств на волноводах сложного сечения для современных антенно-фидерных систем // Антенны, 2011, вып. 7(170), с. 64-73.

-4525. Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Кривопустенко В.В. Анализ модового состава прямоугольного волновода с двумя перекрывающимися L-выступами // Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 2012, т. 15, № 1, с. 7-17.

26. Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Кривопустенко В.В. Электродинамический анализ модового состава прямоугольного волновода с четырьмя L-выступами // Электромагнитные волны и электронные системы, 2012, №6, с. 61-70.

27. Земляков В.В. Проектирование широкополосных полосно-пропускающих фильтров на гребневых волноводах // Электромагнитные волны и электронные системы, 2012, № 6, с. 71-75.

28. Земляков В.В., Заргано Г.Ф., Гадзиева A.A. Особенности электродинамического синтеза полосно-пропускающих фильтров на волноводах сложного сечения // Известия ВУЗов. Физика, 2012, т. 55, № 9/2, с. 53-55.

29. Гадзиева A.A., Земляков В.В., Крутиев C.B. Полосно-пропускающий СВЧ-фильтр на волноводах сложного сечения, интегрированный в многослойную микросхему с применением SIW-технологии // Инженерный вестник Дона, 2013, № 1, режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/nl у2013/1505.

30. Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Крутиев C.B. Полосно-пропускающие фильтры на плоско-поперечных сдвигах Н-волноводов, выполненные по SIW-технологии // Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 2013, т.16, № 2, с. 87-93.

31. Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Гадзиева A.A., Крутиев C.B. Электродинамический анализ и синтез компактных фильтров на L-гребневых волноводах // Известия ВУЗов. Физика, 2013, т. 56, № 8/3, с. 48-50.

32. Бороденко С.С., Заргано Г.Ф., Земляков В.В. Электродинамический анализ асимметричного П-волновода и щелевых излучающих элементов на его основе // Антенны, 2013, № 10, с. 62-68.

-4633. Земляков В.В., Заргано Г.Ф., Гадзиева A.A., Крутиев C.B. Компьютерное моделирование полосно-пропускающих фильтров на волноводах сложного сечения, реализованных по SIW-технологии // Электромагнитные волны и электронные системы, 2013, №9, с. 36-41.

34. Губский Д.С., Земляков В.В., Нойкин Ю.М., Синявский Г.П. Проектирование фильтров на круглых волноводах // Электромагнитные волны и электронные системы, 2013, №9, с. 42-46

35. Губский Д.С., Земляков В.В., Мамай И.В., Синявский Г.П. Создание виртуальных лабораторных работ // Дистанционное и виртуальное обучение, 2013, №9, с. 19-25.

36. Губский Д.С., Земляков В.В., Мамай И.В., Синявский Г.П. «Компьютерное моделирование приборов устройств для виртуальных лабораторных работ // Вестник компьютерных и информационных технологий, 2014, №3, с. 38-42.

37. Земляков В.В., Заргано Г.Ф., Крутиев C.B. Компактные селективные устройства на сложных L-гребневых диафрагмах в прямоугольном волноводе // Электромагнитные волны и электронные системы, 2014, т. 19, №9, с. 37-41.

38. Губский Д.С., Земляков В.В., Синявский Г.П. Компьютерное моделирование полосно-пропускающих фильтров на круглых четырехгребне-вых волноводах // Электромагнитные волны и электронные системы, 2014, т. 19, №9, с. 33-36.

39. Земляков В.В., Заргано Г.Ф. Полосно-пропускающие фильтры на L-гребневых прямоугольных волноводах // Известия ВУЗов. Радиофизика, 2014, т. 57, № 3, с. 206-217.

40. Земляков В.В., Заргано Г.Ф., Бороденко С.С. Компьютерное моделирование волноводно-щелевых антенн, реализованных по SIW-технологии на ассиметричных П-волноводах. // Антенны, 2015, №1, с.50-54.

41. Zemlyakov V.V., Zargano G.F. The novel compact microwave SIW filter based on L-ridged rectangular waveguide// Journal of Electromagnetic Waves and Applications, 2015, V. 29, N. 13, p. 1699-1707.

Патенты и свидетельства о регистрации:

42. Земляков В.В., Заргано Г.Ф. Электродинамический анализ плоскопоперечных неоднородностей и частотно-селективных устройств на их основе в волноводах сложного сечения. Свидетельство о государственно регистрации программы для ЭВМ № 2012615679, per. 22.06.2012.

43. Модовый волноводный трансформатор: пат. 127523 Рос. Федерация: МПК Н01Р1/16 / Земляков В.В., Заргано Г.Ф.; заявитель и патентообладатель ФГАОУ ВПО «Южный Федеральный университет». - № 2012152763/08; заявл. 06.12.2012; опубл. 27.04.2013, Бюл. № 12.

44. Волноводный полосно-пропускающий СВЧ-фильтр: пат. 146668 Рос. Федерация: МПК Н01Р1/219 / Земляков В.В., Заргано Г.Ф., Крутиев C.B., Гадзиева A.A.; заявитель и патентообладатель ФГАОУ ВПО «Южный Федеральный университет». - № 2013153539/08; заявл. 03.12.2013; опубл. 20.10.2014, Бюл. № 29.

Монография:

45. Габриэльян Д.Д., Заргано Г.Ф., Земляков В.В. и др. Вычислительные методы прикладной электродинамики / Под. ред. Г.П. Синявского / М.: Издательство «Радиотехника», 2009, 160 с.

15-11613

Подписано в печать 17.09.2015. Формат 60*84 Vi6- Усл. печ. л. 2,0. Уч.-изд. лист. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ 4705.

2015670459

-г-1------------------I---Г "--------------------------------г 1----—1----- - - " "

344090, г. Ростов-на-Дону, пр. Стачки, 200/1. Тел. (863) 247-80-51.

2015670459