Digitally signed by В.В. Тюрнев DN: cn=В.В. Тюрнев, c=RU, o=Институт физики, ou=лаб.
ЭДСВЧЭ, email=tyurnev@iph. krasn.ru
Reason: I am the author of this document
Date: 2006.07.15 19:37:12 +08'00'
В. В. Тюрнев
ТЕОРИЯ ЦЕПЕЙ СВЧ
Красноярск
2006
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙФЕДЕРАЦИИ Красноярский государственный технический университет Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН
В. В. Тюрнев
ТЕОРИЯ ЦЕПЕЙ СВЧ
Рекомендовано Сибирским региональным отделением УМО высших учебных заведений РФ по образованию в области радиотехники, электроники биомедицинской техники и автоматизации для межвузовского использования в качестве учебного пособия студентов, обучающихся по направлениям подготовки 552500 – «Радиотехника», 654200 – «Радиотехника» специальности 071500 «Радиофизика и электроника»
Красноярск 2006
2
УДК 621.3.029.6(07) Т 98
Рецензенты:
кафедра радиофизики Красноярского государственного университета (зав. кафедрой заслуженный деятель науки Российской Федерации доктор физико-математических наук профессор Г. А. Петраковский);
Н. Д. Малютин, доктор технических наук, профессор кафедры радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники.
Тюрнев В. В.
Т 98 Теория цепей СВЧ: Учеб. пособие // В. В. Тюрнев. Красноярск: ИПЦ КГТУ (рукопись изд. 2), 2006, 199 с.
ISBN 5–7636–0506–3
Изложены теоретические основы анализа и синтеза цепей СВЧ. Подробно рассмотрены микрополосковые цепи, прямой метод синтеза фильтров СВЧ, основанный на использовании фильтров-прототипов нижних частот и эквивалентных схем, а также современная теория коэффициентов связи резонаторов.
Студентам, обучающимся по направлениям подготовки 552500 – «Радиотехника», 654200 – «Радиотехника» специальности № 071500 – «Радиофизика и электроника». Может быть полезно аспирантам и специалистам в области техники СВЧ.
УДК 621.3.029.06(07)
ISBN 5-7636-0506-3 |
© КГТУ, 2006 |
|
© В.В. Тюрнев, 2006 |
3
ВВЕДЕНИЕ
Диапазон сверхвысоких частот располагается между радиодиапазоном и оптическим диапазоном и охватывает частоты, которым соответствуют электромагнитные волны длиной от 1 м до 1 мм. Это частоты от 300 МГц до 300 ГГц*. За рубежом волны СВЧ называют микроволнами (англ. microwaves). Диапазон СВЧ делят на три поддиапазона: дециметровый, сантиметровый и миллиметровый. Иногда к диапазону СВЧ относят также метровые и субмиллиметровые волны. Поддиапазоны имеют и другие названия. Метровый поддиапазон (30–300 МГц) называют очень высокими частотами (ОВЧ), дециметровый (0.3–3 ГГц) – ультравысокими частотами (УВЧ), сантиметровый (3–30 ГГц) – сверхвысокими частотами (СВЧ), миллиметровый (30–300 ГГц) – крайневысокими частотами (КВЧ), субмиллиметровый (0.3–3 ТГц) – гипервысокими частотами (ГВЧ).
В устройствах диапазона СВЧ в полной мере проявляются волновые свойства электромагнитных колебаний. Здесь уже перестают работать уравнения электро- и магнитостатики и вытекающее из них правило Кирхгофа для замкнутого контура, используемые в теории цепей радиодиапазона, но еще не начали работать законы геометрической оптики. Это связано с тем, что схемы диапазона СВЧ содержат элементы, размеры которых могут быть соизмеримы с длиной волны. Поэтому строгое описание схем диапазона СВЧ возможно только на основе электродинамических уравнений Максвелла.
Электрические схемы радиодиапазона содержат в основном элементы с сосредоточенными параметрами (lumped elements), которые можно считать точечными по сравнению с длиной волны. Это могут быть конденсаторы, дроссели, резисторы, соединительные проводники и т. д. Для схем СВЧ характерно наличие элементов с распределенными параметрами (distributed elements). К ним относятся отрезки линий передачи, резонаторы и другие протяженные элементы. Физические свойства таких объектов обычно характеризуют величинами, отнесенными на единицу длины или на единицу площади. В диапазоне СВЧ емкость и индуктивность проводников часто нельзя рассматривать одну без другой.
* Напомним, что 1 МГц = 106 Гц, 1 ГГц = 109 Гц, 1 ТГц = 1012 Гц.