Контроль параметров печатных полосковых линий в микроволновом диапазоне электромагнитных волн

Описано несовершенство метрологического обеспечения измерений параметров сверхвысокочастотных объектов в нестандартных направляющих системах, включающих печатные полосковые линии, из-за отсутствия в настоящее время общепринятого точного способа определения волнового сопротивления печатных полосковых линий. Предложен метод экспериментального контроля всей совокупности параметров печатных полосковых линий передачи: волнового сопротивления, относительной эффективной диэлектрической проницаемости, а также фазовой скорости и коэффициента затухания распространяющейся электромагнитной волны. Волновое сопротивление определено по s-параметрам соединения коаксиально-полосковых переходов отрезком электрически длинной линии. Измеренные в коаксиальном канале волновые параметры трансформированы в области контакта коаксиальных и полосковой линий, что позволяет получить аналитическую оценку волнового сопротивления во всём частотном диапазоне векторного анализатора цепей или хотя бы в его отдельных частотных окнах. В предложенном методе фазовая скорость, коэффициент затухания и относительная эффективная диэлектрическая проницаемость найдены фазоразностным методом по результатам измерения трансформированных в области контакта коэффициентов передачи соединений коаксиально-полосковых переходов отрезками электрически длинной и короткой печатных полосковых линий. Работоспособность предложенного метода контроля параметров печатных полосковых линий подтверждена автоматизированным моделированием, а эффективность – натурным экспериментом. Полученные результаты полезны инженерам – разработчикам интегральной сверхвысокочастотной техники – и специалистам в области контроля параметров объектов в нестандартных направляющих системах.

1. Wadell B. C. Transmission line design handbook. Arctech House, Inc. (1991).

2. Das N. K., Voda S. M., Pozar D. M. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 35(7), 636–642 (1987). https://doi.org/10.1109/TMTT.1987.1133722

3. Лупанова Е. А., Никулин С. М. Метод определения собственных параметров полосковых линий передачи. Измерительная техника, (5), 47–52 (2021). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-5-47-52

4. Лупанова Е. А., Никулин С. М. Измерение волнового сопротивления микрополосковой линии векторным анализатором цепей. Измерительная техника, (5), 62–68 (2022). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-5-62-68

5. Sirkeli A. I., Drach V. E. The review of CAD for simulation of microwave devices. Interactive science, (11), (2017). http://dx.doi.org/10.21661/r-116149

6. Фельдштейн А. Л., Явич Л. Р. Смирнов В. П. Справочник по элементам волноводной техники. Советское радио, Москва (1967).

7. Joel P. Dunsmore. Handbook of Microwave Component Measurements: With Advanced VNA Techniques. John Wiley and Sons Limited (2012). https://doi.org/10.1002/9781118391242

8. Roger B. Marks, Dylan F. Williams. Interconnection Transmission Line Parameter Characterization. National Institute of Standards and Technology, USA (1992).