Исследование модального фильтра для защиты входных цепей пикосекундного локатора Научно-исследовательская работа Студент каф. ТУ, Шончалай Куулар. - презентация

1 Исследование модального фильтра для защиты входных цепей пикосекундного локатора Научно-исследовательская работа Студент каф. ТУ, Шончалай Куулар

2 Проблема современной радиолокации (РЛС): Борьба с пассивными помехами, возникающих в условиях отражений 2 Актуальность Локатор Локатор в условиях отражений

3 Известная схема защиты Схема защиты локатора ВАХ диода 3

4 Модальный фильтр Модальное разложение импульса - резонансная частота должна оставаться неизменной для сохранения значения разности задержек мод; - волновое сопротивление тракта 50 Ом; - плоская характеристика фильтра в полосе пропускания (не более 1 дБ); Требуемые характеристики: 4

5 Цель работы: Исследование структур МФ для защиты входных цепей пикосекундного локатора. Цель работы и основные задачи 5 – выполнить обзор состояния проблемы; – выбор конструкции МФ. Задачи работы:

6 Структура 1 двухпроводного МФ с боковой связью Структура 2 двухпроводного зеркального МФ Структура 3 двухпроводного ассиметричного МФ Поперечные сечение исследуемых структур 6

7 Критерий 1 – Сохранение резонансной частоты f р =1 ГГц. Критерий 2 – Обеспечение волнового сопротивления 50 Ом. Оптимизируемые параметры в диапазоне от 0,1 мм до 2 мм: ширина проводников w, расстояние между проводниками s, толщина подложки h. Неизменяемые параметры: толщина проводника t=105 мкм, диэлектрическая проницаемость ε r =4,3. Многокритериальная оптимизация 7

8 Целевая функция по первому критерию имеет следующий вид Целевая функция генетическим алгоритмом Целевая функция по второму критерию имеет следующий вид Общая целевая функция имеет следующий вид 8

9 Амплитудно-частотные характеристики исследуемых структур МФ Результаты моделирования 9

10 Видs, мкмw, мкм h, мк м l, мк м t, мк м εrεr Δτ, нс/ м Z с, Ом ,451054,31, ,651054,30,7349, ,181054,32,7650,64 Результаты моделирования 10

11 Прямоугольный вырез Структурная оптимизация Длина выреза определятся как 1/3 от длины проводника, а ширина как 2/3 от ширины проводника. 11

12 Структура 1 с прямоугольным вырезом Структура 2 с прямоугольным вырезом Структура 3 с прямоугольным вырезом Структурная оптимизация

13 13 Оптимизация структуры 1 Частотная зависимость коэффициент передачи структуры 1 до оптимизации Частотная зависимость коэффициент передачи структуры 1 после оптимизации -1 дБ, МГц f р,МГц ПП, МГц дБ, МГц f р,МГц ПП, МГц

14 Оптимизация структуры 2 14 Частотная зависимость коэффициент передачи структуры 2 до оптимизации Частотная зависимость коэффициент передачи структуры 2 после оптимизации -1 дБ, МГц f р,МГц ПП, МГц дБ, МГц f р,МГц ПП, МГц

15 Оптимизация структуры 3 15 Частотная зависимость коэффициент передачи структуры 3 до оптимизации Частотная зависимость коэффициент передачи структуры 3 после оптимизации -1 дБ, МГц f р,МГц ПП, МГц дБ, МГц f р,МГц ПП, МГц

16 Результаты структурной оптимизации 16 Структура Без вырезаС вырезом Уровен ь «- 1» дБ S 21, МГ ц f р, МГц Полоса пропускания, МГц Уровен ь «- 1» дБ S 21, МГ ц f р, МГц Полоса пропускания, МГц

17 Анализ матрицы погонных коэффициентов длина выреза k 2 =300 мкм и ширина выреза k 1 = 300 мкм. C=C= L=L= C=C= L=L= Ф/м ; Гн/м длина выреза k 2 =600 мкм и ширине выреза k 1 = 300 мкм.

18 Анализ матрицы погонных коэффициентов длина выреза k 2 =300 мкм и ширина выреза k 1 = 600 мкм. длина выреза k 2 =300 мкм и ширине выреза k 1 = 900 мкм. 18 C=C= C=C= L=L= L=L= Ф/м ;

19 Исследование частотных характеристик 19 Амплитудно-частотные характеристики при разных значениях длины и ширины прямоугольного выреза

20 Исследование частотных характеристик Амплитудно-частотные характеристики при разных значениях длины и ширины прямоугольного выреза

21 Исследование частотных характеристик Амплитудно-частотные характеристики при разных значениях длины и ширины прямоугольного выреза в активном проводнике

22 Для защиты входных цепей пикосекундного локатора предложены структуры МФ. Выполненная оптимизация трех структур МФ генетическим алгоритмом не позволила увеличить коэффициент передачи в полосе пропускания при неизменной резонансной частоте. Было показано, что решение данной задачи возможно путем добавления прямоугольного выреза в активный и пассивный проводник. Однако для получения требуемой характеристики требуются дополнительные исследования. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 22

23 Спасибо за внимание! 23

24 Диапазоны оптимизации электродинамическим подходом 24

25 минимальная ширина проводника от 0,1 мм до 2 мм минимальный зазор между проводниками 0,1 мм до 2 мм минимальная толщина диэлектрика от 0,29 мм 2 мм Диапазоны оптимизации квазистатическим подходом 25

26 Форма сигнала на входе Форма входного сигнала Принципиальная схема 26

27 Оптимизация структуры 3 27

28 Параметрическая оптимизация 28

29 τ even – τ odd =1/(2·f р ), Известно, что разность задержек мод для связанной линии можно вычислить по формуле: где f р – резонансная частота. где f – частота первого нуля,l –длина линии, Δτ – разность между импульсами разложения.

30 * Веселов Г.И. Микроэлектронные устройства СВЧ/ Учебное пособие для радиотехнических специальностей – 2998.– С. 22–24. Топология индуктивностей и емкостей