Многомодовые прямоугольные диэлектрические волноводы и резонаторы КВЧ диапазона тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, кандидат наук Минкара Мохамад Саадалла

• Минкара Мохамад Саадалла
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Минкара Мохамад Саадалла

Обозначения и сокращения

1. Обозначения буквами латинского алфавита

2. Обозначения буквами греческого алфавита

3. Обозначения нижних индексов

4. Список аббревиатур

ВВЕДЕНИЕ

В.1. Актуальность работы

В.2. Цель и задачи работы

В.3. Научная новизна

В.4. Достоверность результатов

В.5. Практическая полезность

В.7. Апробация работы

В.8. Публикации по теме диссертационной работы

Глава 1. Развитие от диэлектрических волноводов к диэлектрическим КВЧ структурам и к КВЧ диэлектрической элементной базе

1.1. Возникновение интереса к распространению радиоволн в диэлектрических структурах

1.2. Исследования диэлектрических структур с высшими типами волн

1.3. Краткие выводы, решения и оценки по первой главе

Глава 2. Расчет и анализ параметров и характеристик мод прямоугольного диэлектрического волновода

2.1. Планарный диэлектрический волновод

2.1.1. Уравнения поля ПлДВ

2.1.2. Волновые числа и замедления ПлДВ

2.2. Многомодовый прямоугольный диэлектрический волновод

2.2.1. Обоснование математической модели МПДВ

2.2.2. Модель волн МПДВ в виде суперпозиции волн ПлДВ

2.2.3. Характеристические уравнения

2.2.4. Аналитические модели полей волн МПДВ

2.2.5. Замедления волн МПДВ

2.2.6. Исследование характеристик образцов

2.3. Краткие выводы и результаты по второй главе

Глава 3. Многомодовые явления в системе близко расположенных диэлектрических волноводов

3.1. Матричная модель соединений

3.2. Модель соединения одиночного ДВ с системой двух связанных волноводов

3.3. Элементы матрицы рассеяния

3.4. Результаты моделирования в коэффициентов матрицы рассеяния

3.5. Некоторые свойства стыка МПДВ и системы МПДВ

3.6. Краткие выводы и рекомендации по третьей главе

Глава 4. Экспериментальные стенды и модели, методики исследований

4.1. Методика эксперимента

4.2. Параметры и конструкция резонатора

4.2.1. Нагруженная добротность резонатора

4.2.2. Конструкция резонатора

4.3. Численный эксперимент

4.4. Установки для физических экспериментальных исследований

4.5. Программное обеспечение для формирования и обработки измерений

4.5.1. Система управления измерением распределений электромагнитного поля

4.5.2. Программа обработки экспериментальных данных

4.6. Оценка точности измерительной установки

4.7. Краткие выводы и результаты по четвертой главе

Глава 5. Результаты исследования диэлектрических волноводов и резонаторов

5.1. Оценка влияния параметров элементов резонатора на результаты измерения

5.1.1. Влияние объема резонатора на результаты расчетов

5.1.2. Резонатор с зазором между отражателем и диэлектрическим стержнем

5.1.3. Резонатор с не параллельными зеркалами

5.1.4. Резонатор с диэлектрической подложкой под стержнем

5.1.5. Резонатор с диэлектрическим стержнем, повернутым под углом к возбуждающей щели

5.2. Исследование резонаторов с волнами высших типов

5.2.1. Экспериментальные исследования образцов длиной 200мм

5.3. Методики измерений и обработки результатов, разрешающие возникшие проблемы

5.3.1. Массив данных о дисперсионных характеристиках

5.3. Оценка результатов экспериментов и выводы

Заключение

Приложение 1. Образцы МПДВ

Приложение 2. Отчеты об экспериментах

П2.1. Исследование 1го образца

П2.2. Исследование 2го образца

П2.3. Исследование 3го образца

П.2.4. Исследование 4го образца

П.2.5. Исследование 5го образца

П.2.6. Исследование 6го образца

П.2.7. Исследование 7го образца

Приложение 3. Копия заявки на полезную модель

Приложение 4. Модели полей для системы связанных МПДВ

П4.1. Модель для четной волны Е

П4.2. Модель для нечетной волны Е

П4.3. Модель четной Н волны

П4.4. Модель для нечетной Н волны

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА

ЛИТЕРАТУРА

Обозначения и сокращения

1. Обозначения буквами латинского алфавита

а

с

См

МПДВ

^=2а

/

ь

У т п

Рз Я

игр ин

половина толщины планарного диэлектрического волновода, половина ширины прямоугольного ДВ

скорость света в вакууме, м/с

коэффициент связи системы двух МПДВ, м-1

d=2a ширина диэлектрического элемента в МПДВ, м

относительная ширина планарного диэлектрического волновода, относительная ширина диэлектрического элемента в МПДВ

частота, Гц

/и /.1 специальные функции относительно полей в ДВ /2, /.2 специальные функции относительно полей в ДВ

Толщина МПДВ, м

относительная толщина МПДВ

индекс - количество вариаций поля по ширине

индекс - количество вариаций поля по высоте

количество отражений на единице длины,

мощность, переносимая за пределами эффективного размера ДВ и МПДВ, Вт

приведенный размер

групповой коэффициент замедления

коэффициент замедления нечетной волны системы

коэффициент замедления планарного ДВ

ич коэффициент замедления четной волны системы уФ0 линейная фазовая скорость волны ДВ на оси волновода, м/с Wmn обобщенный символ для обозначения собственной волны Wz волновое сопротивление, Ом Wпл волна планарного волновода

коэффициент равный е для волн электрического типа

X

г

обм

и ^ для волн магнитного типа

длина, на которой происходит полный обмен энергиями между связанными волноводами (ДВ или МПДВ), м

2. Обозначения буквами греческого алфавита

а поперечное внешнее волновое число в ДВ и в МПДВ в поперечное внутреннее волновое число в ДВ и в МПДВ А оператор Лапласа

д

к,г

е

£г

угол диэлектрических или магнитных потерь диэлектрика или магнетоэлектрика

диэлектрическая проницаемость материала диэлектрического волновода или диэлектрического элемента ПЭДВ

относительная диэлектрическая проницаемость ьой среды, 1=1 - диэлектрический элемент, i=2 среда

Со замедление

Хкр критическая длина волны, м

^ магнитная проницаемость материала волновода

относительная магнитная проницаемость ьой среды, i=1 диэлектрический элемент, i=2 среда

Ф угол распространения волн ПлДВ в МПДВ ш угловая частота, рад/сек.

3. Обозначения нижних индексов

з - зондовый. и - измерительный. ф - фазовый.

4. Список аббревиатур

АР - амплитудное распределение (поля)

АФР - амплитудно-фазовое распределение (поля)

ВЗ - волновой зонд

ВМ - высшая мода (высшие моды) МПДВ

ВО - волновое образование

ВП - волновой пучок

ВЯ - волновое явление

ДВ - диэлектрический волновод

ДВЗ - диэлектрический волновой зонд

ДС - диэлектрическая структура

ДР - диэлектрический резонатор

ИЗ - измерительный зонд

КВЧ - крайне высокие частоты

КЗ - короткое замыкание

КСВ - коэффициент стоячей волны

МВ - металлический волновод

ММД - миллиметровый диапазон волн

МПДВ - многомодовый прямоугольный диэлектрический волновод

МР - матрица рассеяния

ПДВ - прямоугольный диэлектрический волновод

ПлВ - плоская волна (в свободном пространстве, однородная)

ПлДВ - планарный диэлектрический волновод

ПК - показатель качества; персональный компьютер

ПлМДВ - планарный многомодовый диэлектрический волновод

РС - распределенная связь

СВЧ - сверхвысокие частоты

СН - согласованная нагрузка

ФР - фазовое распределение (поля)

ФФ - фазовый фронт

ФУ - функциональный узел

ХХ - холостой ход

ЭМП - электромагнитное поле

ЭС - экспериментальный стенд

ВВЕДЕНИЕ

Настоящая квалификационная работа посвящена:

Исследованию физических особенностей частей приемопередающих систем диэлектрических облучателей, работающих в ближней зоне.

В работе рассматриваются вопросы:

• распространение электромагнитных волн в прямоугольном диэлектрическом волноводе с большим форматом;

• взаимного влияния двух связанных многомодовых прямоугольных диэлектрических волноводов (МПДВ) с большим форматом;

• правомерности и возможности применение высокочастотных пакетов для расчётов подобного класса устройств.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Многомодовые прямоугольные диэлектрические волноводы и резонаторы КВЧ диапазона»

В.1. Актуальность работы

Актуальность работы - в том, что понимание явлений и знание характеристик и параметров спектра волн МПДВ необходимы для создания широкого класса многомодовых ДС и элементов ДЭБ, а также для разработки рекомендаций для их проектирования и конструирования. Обсуждаемая диссертация - часть фронта работ, ведущихся в последние годы в Лаборатории диэлектрических структур (ЛДС) НИУ МЭИ для решения актуальных прикладных задач на ДЭБ в содружестве с рядом промышленных организаций.

Истоки работы можно проследить от задач канализации волн, которые активно разрабатывались с 50-х годов ХХ века в ходе освоения радиотехникой миллиметрового диапазона волн. Как показали исследования и разработки, диэлектрические волноводы (ДВ) позволяют уменьшить потери, упростить и удешевить производство и расширить функциональные возможности в сравнении с металлическими волноводами (МВ). Один из примеров - волноводы серии ПДВ (Взятышев В.Ф., Рябов Б.И., Рожков Г.Д. и др.) [25, 24, 73] и функциональных узлов на их базе (более 50 изобретений и зарубежных патентов).

Расширение областей применения радиосистем миллиметрового и субмиллиметрового диапазона длин волн (измерители скоростей и расстояний, системы связи и передачи информации, широкий комплекс физико-технических и промышленных измерений) предъявляет все более широкие и разнообразные требования к функциональным устройствам для них. Вот ключевые шаги изобретений и разработок в направлении диэлектрических систем:

• Отражательные (зеркальные) ДВ (King D., Рябов Б.А.[70]).

• Н-образный волновод (Я-ДВ: Cohn S., Tisher F., Гутцайт Э.М.)[40 - 42, 144, 101], состоящий из прямоугольного диэлектрического стержня между двумя параллельными проводящими плоскостями (ПП), облик которого имеет сходство с буквой «Н».

• Полосковые ДВ на разных видах подложек (Knox R.[121], Toulios P., Marcatily E., Mittra R., Itoh T.[117 - 119], McLevige W., Орехов Ю.И., Мурмужев Б.А.[61]);

• функциональные узлы с планарными диэлектрическими элементами (Подковырин С.И.[65]).

• Диэлектрические резонаторы (ДР) на азимутальных колебаниях (Добро-мыслов В.С., Раевский Г.П., Брагинский В.Б., Кушелев А.Ю. и др.).

• Диэлектрические интегральные схемы объемного формообразования (Орехов Ю.И., Колдаев А.В. и мн. др.).

• Диэлектрические интегральные схемы на основе диэлектрического щелевого волновода (Банков С.Е, Левченко И.В., Родионова Е.В. [8-11]).

Мощный толчок к развитию физики и техники ДВ дали пионерские работы двух японских исследователей - Йонеяма Т. [152 - 158] и Нишида С. из университета Тохоку. Они в 1981 году первыми обнаружили возможность реализации явления неизлучения в Н-образном металлодиэлектрическом волноводе, хотя такой по конструкции волновод изучался до них в течение 25 лет. Отличающийся от известного только режимом работы, волновод с яв-

лением неизлучения был назван его «новооткрывателями» неизлучающим ДВ (НДВ - nonradiative dielectric guide - NRD-G).

В пятидесятые годы пучками ДВ и слабо замедленными ДВ занимались Беланов и Ермолаев [13 - 14, 29, 30], а после 2000-го года (Владимиров С.В.) [34]. А также дуплексные системы передачи информации на базе ДВ работающие на двух ортогональных модах одновременно (Dolatsha N.[105-107], Arbabian A.).

Активно переносится в микроволновый диапазон опыт исследований, проведенных за последние несколько десятилетий в оптическом диапазоне. Создаются интегральные микросхемы СВЧ диапазона на одном кристалле вплоть до частоты в 90ГГц.( Dolatsha N., Hesselbrath J.) [106].

Ввиду удешевления элементной базы КВЧ диапазона и уникальных возможностей электромагнитных полей этого диапазона, создаются и применяются множество устройств для сканирования и измерения геометрических размеров и состава материала объектов, а также и характеристик их движения. А так же элементы, которые позволяют измерять частоту доплеровского сдвига предложенные в работе [A7].

а б

Рис.В.1. Сканеры для систем безопасности1 (а) и проката1 (б)

1 https://ru.wikipedia.org/wiki/ Сканер на основе обратного рассеяния.

В современном обществе, как правило, любое техническое решение может применяться в различных отраслях. Так на сегодняшний день существует потребность в широкоформатных сканерах (см. рис. В.1.). Например, для бесконтактного сканирования обуви и одежды в аэропорту или измерения толщины сложных профилей прокатных изделий. Для тех и других устройств сейчас используют как лазерные, так и ультразвуковые технологии, а также и измерители на базе радиоволновых методов.

Преимущество радиоволновых методов заключается в том, что кроме точного размера, можно дополнительно определить толщину полимерного покрытия или сделать радиофотографию человека в одежде, выявляющую не только металлические, но и диэлектрические предметы, не нарушая при этом этических норм. Обычно охранные системы создаются на базе обратного рентгеновского рассеяния. Хотя мощность облучения рентгеновскими лучами и не велика, но все же они сильно могут повлиять на здоровье персонала и объект исследования.

Современные разработки, использующие радиоволновый принцип действия сканеров сталкиваются с задачей формирования зондирующего электромагнитного поля в ближней зоне облучателя. Одной из проблем является формирование требуемого распределения в объеме исследуемого пространства, другой - взаимное влияние облучателя и приемного элемента и их взаимная связь.

http://mesacon.com/ru/2013/10/14/triple-channel-gauge-for-plate-mill-successfully-approved/#more-

Прежде чем перейти к непосредственной постановке задачи, опишем принцип действия современного радиоволнового сканера. Конструкции, конечно же, могут отличаться, но основная суть и принцип действия останутся неизменным.

Облучатель формирует электромагнитное поле, которое взаимодействует с объектом. Отраженные от объекта сигналы поступают в приемную подсистему (матрицу) и далее после детектирования в систему обработки, которая преобразовывает информацию, содержащуюся в электромагнитном поле в визуальную картину на экране оператора.

Задача создания распределенной антенны для системы безопасности или для системы контроля прокатного стана остается актуальной и злободневной.

Сложность задачи заключается в том, чтобы: 1 - сформировать поле заданного распределения вблизи поверхности объекта, затем 2 - принять отраженную волну и провести детектирование, 3 - извлечь из полученного сигнала полезную информацию.

Таким образом, конструкция облучателя сканера должна содержать: излучающую и приемную части, а также устройства детектирования и подвода энергии от генератора и элементы, формирующие требуемое распределение поля. На сегодняшний день конструкции таких антенн существуют, но при этом они не всегда удовлетворяют потребностям заказчика по различным показателям качества. Например: цена, габариты, сложность настройки, чувствительность и т.д.

Генератор СВЧ

Блок обработки

Рис. В.2. Структура радиоволновой системы сканирования

Одним из множества вариантов конструкции системы облучателей для разного рода сканеров, могут служить облучатели на базе многомодовых диэлектрических волноводов. Пример возможной конструкции такой системы1 приведен на рисунке В.3.

Рис. В.3. Облучатель на широкоформатном МПДВ

Нижняя диэлектрическая пластина на рис. В.3 выполняет функцию облучателя, а верхняя диэлектрическая пластина играет роль приемной части. В отверстия на верхней пластине устанавливаются детекторы. В этой системе в пластине облучателя формируется волна с большим количеством вариаций в поперечном сечении вдоль широкой стенки. И далее происходит облучение объекта.

При этом создается вопрос: «Как влияет каждый из элементов системы на формируемое облучателем и принимаемое отраженное от объекта поля? Ведь существует распределенная связь между передающим и приемным элементом.»

Если же рассматривать систему со стороны приемной части, то волновое образование поступает на систему двух элементов и опять-таки, связанных. Так же создается вопрос «Как влияет пластина облучателя на приемный элемент?»

Если рассматривать задачу со стороны формирователя поля, то создается вопрос: «Как влияет не регулярность типа «стык» регулярного

1 Описание такой конструкции в открытых источниках литературы мы не встречали.

МПДВ и системы двух связанных МПДВ, образованных с одной стороны МПДВ подводящим энергию от генератора, с другой излучающим элементом и приемным элементом системы?»

Конечно, существует еще множество вопросов при создании такой системы, например:

• Как сформировать распределение поля с заданными характеристиками?

• Как выбрать облик нерегулярных элементов для формирования поля?

• Как правильно расположить детекторы на приемной пластине?

• Как детекторы и проводящие элементы будут влиять друг на друга?

• И многие другие вопросы, связанные с оптимизацией параметров формирователя, собственно облучателя и приемной части системы.

Итак, мы подошли к формированию целей и задач работы.

В.2. Цель и задачи работы

Цель работы - провести комплексное (теоретическое, экспериментальное и модельное) исследование спектра типов волн в многомодовых прямоугольных диэлектрических волноводах (МПДВ) и колебаний в много-модовых диэлектрических резонаторах (МПДР) КВЧ диапазона.

Для достижения названной комплексной цели в работе необходимо решить следующие задачи:

1. Обосновать выбор объектов исследований: волновых явлений, модовых режимов, видов и конструкций изучаемых многомодовых диэлектрических структур (ДС).

2. Освоить и развить: методы исследования свойств высших типов волн (ВТВ) в волноводах и колебаний в резонаторах, методы приближенного анализа мод МПДВ, работу с экспериментальными КВЧ стендами, методы и способы построения моделей для проведения вычислительного эксперимента и выбор параметров этих моделей.

3. Изучить поведение ВТВ на плавно нерегулярных участках МПДВ и их систем, особенно в областях их критических сечений. Установить связь характера возникающих при этом явлений со свойствами волноводных соединений на диэлектрических волноводах (ДВ).

4. Исследовать возможность и построить методику определение параметров

ВТВ в МПДВ через исследование измерительных диэлектрических резонаторов (ИДР), состоящих из двух плоских отражателей и отрезка исследуемого МПДВ.

5. Изучить влияние на измеряемые параметры ИДР отклонений геометрии его базовых элементов: зазоров между отражателями и торцами стержня ДВ, наклона плоскостей отражателей относительно нормали в оси ДВ, разворота стержня ДВ вокруг оси ИДР и др.

В.3. Научная новизна

1) Впервые поставлено и проведено широкое исследование параметров высших типов волн (ВТВ) в прямоугольных диэлектрических волноводах (ДВ) с большим значением формата (отношения размеров широкой и узкой стороны сечения) и в их системах.

2) Предложена эмпирическая формула для зависимости количества мод от значения формата прямоугольного ДВ (ПДВ). В интервале значений форматов до 18, при котором общее число типов волн в ПДВ не превышает 5, эта зависимость оказалась близка к тангенциальной.

3) Рассмотрены переходы в системах ДВ (СДВ) с многомодовых участков на одномодовые. Показано, что уникальные свойства согласованности и направленности таких переходов объясняются тем, что ВТВ СДВ испытывают чрезвычайно малое отражение от области критических сечений.

4) В качестве основного метода исследований в работе выбран, методически разработан и освоен применительно к изучению измерительных диэлектрических резонаторов (ИДР), построенных на базе отрезка изучаемого

ПДВ и двух металлических отражателей, метод «комплексного эксперимента», объединяющий две группы технологий:

> технологии физического эксперимента (ТФЭ), в которых матрицы рассея-

ния ИДР изучаются на специальных измерительных стендах;

> технологии вычислительного эксперимента (ТВЭ), в которых электромаг-

нитные поля, возбуждаемые в трехмерных моделях из диэлектрика и металла, имитирующих ИДР, рассчитываются и исследуются в локальной сети персональных компьютеров с помощью программных пакетов.

5) При изучении влияния зазора между стержнем ПДВ и отражателем обнаружено, что вблизи полупрозрачного отражателя (в котором находятся возбуждающие щели) зависимость добротности ИДР от величины зазора является немонотонной - при некоторой величине зазора в измеренной величине добротности наблюдается явно выраженный пик.

В.4. Достоверность результатов

Обоснованность и достоверность результатов работы подтверждается:

• тем, что большинство результатов получено экспериментально, причем по двум независимым экспериментальным технологиям;

• тем, что они не противоречат известным теоретическим и практическим данным;

• регулярными контактами и обсуждениями с людьми, активно работающими и работавшими в области электродинамики КВЧ диэлектрических структур.

В.5. Практическая полезность

1) Поставив общую задачу исследования свойств широкоформатного ДВ (ШФДВ), находящегося в таком многогодовом режиме, когда все распространяющиеся типы волн, имеющие различное число вариаций поля вдоль широкой стороны, имеют только одну вариацию поля вдоль узкой стороны сечения, автор разумно (и с физической и с технологической точки зрения) выбрал конкретную форму сечения ШФДВ - прямоугольную.

2) Полученная в работе информация о волновых характеристиках и параметрах высших типов волн (ВТВ) в таком ДВ, названном многомодовым прямоугольным ДВ (МПДВ), необходима для разработки широкого класса многомодовых диэлектрических структур (ДС) и элементов ДЭБ.

3) В частности, она уже нашла применение в разработках таких (ДС) и оригинальных КВЧ устройств на их основе для решения актуальных прикладных задач на кафедре ОРТ.

4) В работе наглядно обосновано явление: ВТВ в плавно нерегулярных МПДВ от критических сечений не отражаются, а полностью излучаются во внешнюю среду ДВ. Именно это явление в диэлектрических соединениях определяет их уникальные свойства согласованности и направленности со стороны всех плеч. А в ВПП и ВПФ - их высокое модовое разрешение.

5) Представляет практический интерес также ряд конкретных результатов, полученных автором с помощью сочетания технологии физического эксперимента (ТФЭ) и технологии вычислительного эксперимента (ТВЭ).

• В работе развиты и сопоставлены три варианта КВЧ стендов по технологии ТФЭ для работы в диапазонах частот от 25 до 56 Ггц.

• Исследовано влияние на результат важнейшего при решении задач методами ТВЭ параметра модели - так называемого «объема модели».

• Исследованы модели ИДР с одной, двумя и тремя щелями в отражателе; показано, что наиболее эффективен вариант с тремя щелями.

• Описаны пять конструкций диэлектрических зондов для исследования распределений полей; отмечены их достоинства: слабое влияние на ис-

следуемое поле, гибкость и простота регулировки уровня и характера связи с изучаемым типом волны или колебанием ИДР.

• Описана серия исследований, в которых изучается влияние на результат ТФЭ отклонений геометрии элементов ИДР. В том числе: зазора между отражателями ИДР и торцом ПДВ; наклона плоскостей отражателей; значения диэлектрической проницаемости элемента крепления исследуемого образца МПДВ; разворота стержня ДВ вокруг оси ИДР.В.6. Реализация результатов работы.

В.7. Апробация работы

Отдельные результаты диссертационной работы обсуждались в общей сложности в восьми докладах на разных секциях следующих конференций: Радиоэлектроника, электротехника и энергетика; Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Двадцатая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов; Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Двадцать первая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов;

XI Международная научно-технической конференции 26-28 сентября 2012г. Екатеринбург: Физика и технические приложения волновых процессов; 24-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2014). Севастополь, 7—13 сентября 2014 г.

В.8. Публикации по теме диссертационной работы

По теме диссертационной работы в общей сложности сделано семь публикаций, в том числе 3 публикации в изданиях из перечня ВАК, составлена и подана одна заявка на получение патента, по которой получено положительное решение.

Глава 1. Развитие от диэлектрических волноводов к диэлектрическим КВЧ структурам и к КВЧ диэлектрической элементной базе

В течение многих лет во всем мире, в том числе и в СССР и в России проводились исследования и разработки КВЧ устройств, выполненных из диэлектрических материалов. Эта широкая область работ началась с исследования диэлектрических волноводов (ДВ) и устройств на них [14, 15, 21-36, 47, 55, 59, 63, 65, 68, 69, 70, 82-84, 142, 115]. Почти одновременно исследовались и диэлектрические резонаторы (ДР) [6, 19, 20, 45, 46-49, 52, 110, 132]. В 19701980-е годы, на волне глобальной «интеграции» электроники, эта область породила и, так называемые, диэлектрические интегральные схемы [7, 11, 47, 64, 121-122].

С 2011 года, по инициативе Лаборатории диэлектрических структур (ЛДС) НИУ МЭИ, совокупность КВЧ волновых устройств, выполненных из диэлектрических материалов, стала именоваться обобщенным термином «Диэлектрические структуры» (ДС).

А в 2013 году для совокупности ДС, на основе которых могут строиться разнообразные КВЧ волновые системы, было принято предложение ЛДС НИУ МЭИ и ИРЭ РАН ввести новое понятие - «Диэлектрическая элементная база» (ДЭБ). Таким образом, диэлектрические волноводы из экзотического объекта физических исследований преобразовались в базу новых технологий волновой КВЧ радиоэлектроники.

Общее число отечественных и зарубежных публикаций, касающихся объектов, входящих в обобщающие понятия «Диэлектрические структуры» (ДС) и «Диэлектрическая элементная база» (ДЭБ), сейчас существенно превышает тысячу, т.е. измеряется уже четырехзначным числом. Ясно, что в настоящей работе мы можем упомянуть только очень малую их часть. Ниже

приводятся краткие ссылки на начальные работы предшественников в области ДС и ДЭБ, наиболее близкие к тематике работы.

1.1. Возникновение интереса к распространению радиоволн в диэлектрических структурах

Впервые анализ несимметричных волн, подобных волнам в современном круглом ДВ, но применительно к металлическому цилиндру, выполнили Хондрос и Дебай [115, 116] еще в 1910г. Они теоретически показали, что такие волны в металлическом цилиндре затухают много сильнее, чем симметричная волна Е01 в проводе с конечной проводимостью. Обнаружив, что затухание резко падает с уменьшением проводимости, они сделали парадоксальный для того времени вывод: волны вдоль диэлектрического цилиндра также могут распространяться, как и вдоль металлических проводов. В то время их теория не имела экспериментального подтверждения, а без него распространение волн вдоль диэлектрических цилиндров казалось невероятным.

В 50-е - 60-е - 70-е - годы XX века основная работа велась в направлении:

• канализации волн [22-35];

• разработка устройств ответвления [70, 71], деления мощности [59];

• избирательные цепи - фильтры [1-3, 63, 74], резонаторы [67, 45-47];

• все узлы, необходимые для сформирования тракта СВЧ в аппаратуре связи и радиолокации.

Появление материалов с новыми электротехническими свойствами

позволило открывать новые области применения СВЧ техники на диэлектрической базе.

Однако, будем последовательными и проведем исторический анализ в области диэлектрических СВЧ структур.

В 1899г. Зоммерфельд опубликовал теоретические исследования волновода в виде провода с несовершенной проводимостью.

Замедление фазовой скорости поверхностной волны Зоммерфельда и соответствующее экспоненциальное затухание поля по волновому фронту при удалении от провода обусловлено именно конечной величиной поверх-

ностного сопротивления провода. Протяженность электромагнитного поля в окружающем пространстве и погонные потери мощности для данного материала зависят от диаметра провода: с уменьшением диаметра - увеличивается концентрация поля и, соответственно, возрастают потери.

Практического применения волновод Зоммерфельда не получил и вряд ли получит. Причина - в том, что эффективное поперечное сечение поля в волноводе Зоммерфельда слишком велико, и волна поэтому слабо связана с направляющим проводом.

Кроме того, и по той же причине, достаточно велики потери на возбуждение и прием с помощью рупорных переходов. Как показали расчеты, проведенные по формулам [28] для линии Зоммерфельда, чтобы обеспечить концентрацию 99% мощности в пределах окрестности радиуса 0.5Л, необходимо изготовить волновод из медного провода очень малого диаметра.

В 1907г. Хармс, развивая идею Зоммерфельда, показал [32], что более эффективного замедления фазовой скорости волны и, следовательно, лучшей концентрации поля можно добиться в волноводе, выполненном из провода с диэлектрической оболочкой. Подробные аналитические и экспериментальные исследования провода, покрытого диэлектриком, были проведены Губау и др.

В начале 20 годов прошлого века возможность распространения волн в диэлектрическом стержне была экспериментально доказана работами Рутера, Шривера и Цана [29]. Но в тот период практическая потребность в использовании этого явления отсутствовала, и интерес к проблеме упал.

В 30 годах ХХ века, в связи с освоением дециметрового, а позже и сантиметрового диапазонов длин волн (в основном, в интересах зарождающейся радиолокации), начались прикладные экспериментальные математические работы в области диэлектрических волноводов [74]. Однако практическое применение нашли только полые металлические волноводы. Тому был ряд причин. Одна из них - только еще не существовало диэлектрических материалов, удовлетворяющего качество для СВЧ техники. Другая: тогда осваива-

лись дециметровые и сантиметровые волны, а диэлектрические волноводы конкурентоспособны только на более коротких волнах, начиная с миллиметрового диапазона.

Возможность применения диэлектрических волноводов как линий передачи и элементной базы узлов и устройств стала всесторонне обсуждаться только с началом освоения сначала миллиметрового, а через 15-20 лет субмиллиметрового и оптического диапазонов.

Наиболее ценными из ранних работ являются работы Эльзассера и Чандлера [29] по определению затухания в диэлектрическом волноводе (1949г.).

Примерно к 50 годам стали появляться новые материалы (с углом диэлектрических потерь порядка 10-4). Одновременно с этим прошли десятки сообщений о работах по теории и применению диэлектрических волноводов и диэлектрических резонаторов.

В 60 годы были проведены теоретические исследования плоского ДВ [25, 29, 74, 85, 36], круглого и эллиптического ДВ [14, 49], экспериментальные работы с прямоугольным ДВ [4], исследованы направленные ответвите-ли и многоплечие гибридные соединения [65, 66, 59]. В то же время проводились исследования металлодиэлектрических волноводов [9-12, 21, 31].

Взрывоподобный интерес к линиям передачи различного вида наблюдался в поздние 1950-е и в 1960-е годы.

В то время изобретались, анализировались и измерялись новые структуры, способные направлять поверхностные волны. Этот взрыв был вызван предполагаемой в перспективе потребностью КВЧ радиотехнических систем в волноводах с малыми потерями для миллиметрового диапазона волн. Вот два типичных примера:

«Диэлектрический отражательный волновод» Д.Д. Кинга [133], состоящий из диэлектрического полуцилиндра малого радиуса, расположенного на металлической опорной плоскости.

«Н-волновод» Ф. Тишера [144], состоящий из диэлектрической полоски между параллельными металлическими плоскостями, облик которого имеет сходство с буквой «Н».

С тех пор, с совершенствованием пассивной элементной базы радиотехнических систем, открытием новых видов СВЧ генераторов, получением новых материалов, было проведено множество исследовательских работ по развитию и внедрению элементов волноводного тракта на диэлектрических структурах.

Однако, далеко не все интересные стороны данной тематики были затронуты. Так, например, уже достаточно давно известно, что во всех случаях, когда нарушается однородность направляющей структуры или прямолинейность ее оси, неизбежно возникают волны излучения. Данное явление было теоретически обосновано и экспериментально подтверждено (см. например [152-158]), более того, экспериментальные исследования позволили дать практические рекомендации по снижению величины вышеуказанных потерь.

В 70е-80е годы проводились исследования щелевого диэлектрического волновода группой профессора Банкова С.Е. В этих работах были исследованы как линии передачи, так и устройства связи, делители мощности, резонаторы [7-11].

Проводя расширенный библиографический поиск, мы столкнулись с новым неизвестным для нас и для многих исследователей ДВ явлением - явлением запирания излучения в диэлектрическом волноводе. Оно было открыто в 1981 году двумя японскими исследователями - Т. Йонеяма и С. Нишида из Тохоку университета [152-159].

В 90-х годах ХХ века и далее большой интерес был проявлен как раз к последнему виду волноведущих структур, которые получили название неиз-лучающих диэлектрических волноводов [132]. Например, с 2000 года по 2010 было опубликовано более 150 патентов и порядка 50 работ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Минкара Мохамад Саадалла, 2015 год

ЛИТЕРАТУРА

А.с. 881911 (СССР). Направленный ответвитель / Моск. энерг. ин-

1 т; Авт. изобрет. Взятышев В.Ф., Калиничев В.И., Подковырин С.И. Опубл. в Б.И. № 42, 1981.

А.с. 886681 (СССР). Сверхвысокочастотная нагрузка / Моск.

2 энерг. ин-т; Авт. изобрет. Взятышев В.Ф., Подковырин С.И., Рябов Б.И. Опубл. в Б.И. № 32, 1982.

А.с. 934564 (СССР). Сканирующая антенна / Моск. энерг. ин-т;

3 Авт. изобрет. Взятышев В.Ф., Колдаев А.В., Крюков А.В. Опубл. в Б.И. №.21, 1982.

Агаян Ю. М. Прохождение основных волн через резкие нерегу-

4 лярности в диэлектрических волноводах. // Доклады НТК МЭИ по итогам НИР. Секция радиотехники, подсекция линий передачи и волноводных устройств. -1969. - С. 55-61.

Агаян Ю.М. Теоретическое и экспериментальное исследование

5 резких нерегулярностей в ДВ./ Дис. на соиск. уч. степ. к.т.н.,-1974., - 163 с., ил.

Артищев А.И., Тихонов А.Б., Хрюнов А.В. Проблема сопряжения

6 диэлектрических волноводов и резонаторов с полупроводниковыми элементами (варианты решения). // - В кн.: Межведомств. сб. трудов. № 19. - М.: Моск. энерг. ин-т, -1983. - С. 111-118. Банков С.Е. Взятышев В.Ф., Рябов Б. А., Нарытник Т.Н., Емелья-

7 ненков Б.Н. Диэлектрические интегральные схемы КВЧ. Часть 1. Направления и перспективы // Обзоры по электронной технике. -М.: ЦНИИ "Электроника", -1985, -Вып.13., - 62с.

Банков С.Е. Диэлектрический щелевой волновод - перспективная

8 основа интегральных схем КВЧ диапазона. // - В кн.: Межведомств, сб. трудов. № 19, - М.: Моск. энерг. ин-т, - 1983. С. 79-88. Банков С.Е., Взятышев В.Ф. КВЧ интегральные схемы планарного

9 формообразования. // Межвуз. научн. сб. - Саратов: Изд-во СГУ, -1985. - С.41-53.

Банков С.Е., Взятышев В.Ф., Родионова Е.В. Анализ ключевой

10 структуры для щелевых диэлектрических интегральных схем // РЭ, -т. ХХХШ, №11,- 1988.- С. 2373-2381.

Банков С.Е., Взятышев В.Ф., Рябов Б. А. Диэлектрический щеле-

11 вой волновод - перспективная основа интегральных схем КВЧ. - В кн.: Проектирование и применение радиоэлектронных устройств на ДВ и ДР. Тез. Докл. - Саратов: Изд-во СГУ, -1983.

Беланов А. С. Минимально достижимый эффективный диаметр

12 световода, обусловленный волноводными эффектами. // «Научные труды ВЗМИ», вып. 6, 1968. С. 299-305.

14

15

16

Беланов А. С. О распределении продольного потока энергии в ДВ оптического диапазона. // В сб. «Радиоэлектроника оптического диапазона», -М.: ВЗМИ, - 1967. - С. 5.

Беланов А. С., Взятышев В. Ф. О распределении потока энергии в круглом диэлектрическом волноводе. // В сб. «Вопросы технической физики», - М., 1969, с. 12.

Беланов А.С. Диэлектрические волноводы оптического диапазона. Канд. дисс., ВЗМИ, - М., 1966.

Бердышев С. Н., Лукьянчук А. Г., Саламатин В. В. Структура электромагнитного поля в волноведущем стержне полоскового металлодиэлектрического волновода с потерями. //12 Межд. Конф. "СВЧ техника и телекоммуникационные технологии", Севастополь, 9-13 сент., 2002: КрыМиКо'2002. -Севастополь, 2002.- С. 447-448.

Брагинский В.Б., Багдасаров Х.С., Булыгин Ф.В., Ильченко B.C. 17 Температурная и частотная зависимости затухания электромагнитных волн в совершенных монокристаллах-диэлектриках // -Письма в ЖГФ, - 1985, т. 11, вып.7, с. 427-430. Брагинский В.Б., Панов В.И., Тимашов А.В. Аномально малая диссипация электромагнитных волн в ионном кристалле. - Докл. АН СССР, 1982, т. 267, №1, С. 74-75.

Вайнштейн Л. А. Электромагнитные волны., - М.: Изд-во «Сов. радио», 1957, 581 с.

Вайнштейн Л.А. Открытые резонаторы и открытые волноводы, -М.: изд-во "Советское радио", 1966, - 412 с., ил. Веселов Г.И., Любимов Л А. К теории двухслойного диэлектрического волновода в цилиндрическом экране. «Радиотехника и электроника», 1963, т. 8, № 9, с. 1530-1539.

Взятышев .В.Ф., Добромыслов B.C., Масалов В.Л. и др. Об одной возможности реализации сверхдобротных резонаторов. - Тр./ Моск.энерг.ин-т, 1978, вып. 360, с. 51-57.

Взятышев В. Ф. Особенности диэлектрических волноводов. В сб. [8], с. 10-21.

Взятышев В. Ф., Рожков Г. Д. О выборе критерия присравнении затуханий в линиях передачи поверхностной волны. «Известия вузов», Радиоэл. 1969, т. 12, № 1, с. 25-32.

Взятышев В.Ф. Диэлектрические волноводы. - М.: Изд. Сов. радио, 1970. - 217 с., ил.

Взятышев В.Ф. Интегральные схемы оптического и микроволнового диапазонов. - В кн.: Элементы интегральной и волоконной оптики. Тез. докл. - Киев, 1977. С. 10-18.

Взятышев В.Ф. Итоги, задачи и перспективы работ по исследова-27 нию и созданию радиоэлектронных устройств на ДВ, ДР и интегральных схемах. -В кн.: Проектирование и применение радиоэлектронных устройств на ДВ и ДР. Тез. докл. - Саратов: Изд-во СГУ, 1983. С. 15-18.

18

19

20

21

22

23

24

25

26

29

31

33

Взятышев В.Ф. Комплексное исследование ДВ и его связь с инженерным проектированием и оптимизацией. - Тр./ Моск. энерг. ин-т, 1980, вып. 498, с. 5-20.

Взятышев В.Ф. Основы теории и принципы применения диэлектрических волноводов миллиметрового диапазона. / Дис. на соиск. степ. докт. т. н. М. -МЭИ, -1970, - 287 с.

Взятышев В.Ф., Беланов А.С. О минимальной связи между сосед-30 ними волокнами в волоконноптических системах. «Оптико-механическая промышленность», 1968, № 2, с.1-8 Взятышев В.Ф., Калиничев В.И., Куимов В.И. Физические явления в цилиндрическом металлодиэлектрическом резонаторе и проблемы проектирования экранированных диэлектрических резонаторов. - Радиотехника и электроника, 1985, т. 30, № 4, с. 705712.

Взятышев В.Ф., Подковырин С.И. Интегральная оптика микро-32 волнового диапазона. - В кн.: Проблемы функциональной-микроэлектроники. Тез. докл. - Горький, 1980. С. 138. Взятышев В.Ф., Рябов Б.А., Орехов Ю.И. Диэлектрические волноводы для интегральных схем миллиметрового диапазона. - В кн.: Всесоюзн. симпозиум по приборам, технике и распространению мм-волн. Тез. докл. - М. 1976. С. 111-114. Владимиров, С. В. Диэлектрические волноводно-пучковые преобразователи на многосвязных волноводах: явления и принципы построения: 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения : диссертация кандидата технических наук / С. В. Владимиров, Моск. энерг. ин-т (МЭИ ТУ) . - 2009 . - 193 с. Гайнулина Е. Ю. Преобразователи амплитудно-фазового распределения полей на многомодовом диэлектрическом волноводе для радиоинтерферометрической диагностики объектов Гончаренко А.М. Электромагнитные свойства плоского анизотропного волновода. -ЖТФ, 1967, т. 37, № 5, с. 822-829. Гуткин Л.С. Проектирование радиоустройств и радиосистем. - М.: Радио и связь, 1986. -288 с.

Гутцайт Э. М., Буряк В.С. Измерение стоячих волн в Н-образном металлодиэлектрическом волноводе. «Труды МЭИ», Радиотехника и электроника, вып. 34, 1961. С. 243.

Гутцайт Э.М. Излом вместо плавного изгиба в метало диэлектрическом волноводе. «Научные доклады высшей школы», Радиотехника и электроника, 1959, т. 2, № 2, с. 52-57.

Гутцайт Э.М. Свойства Н-образного волновода и особенности

40 конструирования электровакуумных приборов миллиметрового диапозона волн для тракта на основе металло-диэлектрического волновода. Дис. - М., МЭИ, - 1960, -277 с.

41 Гутцайт Э.М. Типы волн в Н-образном металло-диэлектрическом волноводе. - Радиотехника и электроника, -1962, т. 7, № 2, с. 310-

34

35

36

37

38

39

43

44

45

46

Гутцайт Э.М.Типы волн в Н-образном металлодиэлектрическом волноводе. - Радиотехника и электроника, №2, -1962, с. 310-320. Дерюгин Л.Н., Марчук А.Н., Сотин В.Е. Свойства плоских несимметричных ДВ на подложке из диэлектрика. «Известия вузов», Радиоэлектр. -1967, т. 10, № 2, с. 134-141. Дианов Е.М., Ирисова Н.А., Карлов Н.В. Применение ДВ в спектроскопии миллиметрового диапазона» «Приборы и техника эксперимента», 1965, № 4, с. 44-49.

Диэлектрические резонаторы, конденсаторы и подложки для интегральных схем СВЧ / Поплавко Ю.М., Пашков В.М., Бовтун В.П. и др. - В кн.: Всесоюзн. науч.-техн. конф. "Проблемы интегральной электроники СВЧ". Тез. докл. -Л-д: ЛЭТИ, 1984, с. 271279.

Ильченко М.Е., Взятышев В.Ф. и др. Диэлектрические резонаторы. / Под редакцией Ильченко М.Е. - М.: Радио и связь, 1989. -328 с., ил.

Исследование электромагнитных явлений в ДВ, ДР и интеграль-47 ных схемах и создание на их основе радиоэлектронных элементов, узлов и схем СВЧ и оптического диапазона волн // Программа работ по решению научно-технической проблемы на 1980-1985 гг. Калиничев В.И. Исследование резонансных устройств на базе дисковых диэлектрических резонаторов. Автореф. канд. дисс. - М.: МЭИ, 1984. - 20 с.

Каценеленбаум Б.3. О распространении электромагнитных волн вдоль бесконечных диэлектрических цилиндров при низких частотах. - ДАН СССР, 1947, т. 58(7), с. 1317.

Каценеленбаум Б.З. Высокочастотная электродинамика. - М.: Наука. 1966, - 240 с.

Когут А Е., Еременко З.Е., Филиппов Ю.Ф., Кутузов В. В. Моды 5! шепчущей галереи в эллипсоидальном диэлектрическом резонаторе миллиметрового диапазона с малым эксцентриситетом. // Ж. техн. физ .-2004. -т. 74, N 4 .- с. 94-97.

Когут А.Е., Кутузов В.В., Харьковский С.Н., Солодовник В.А. Высокодобротный экранированный диэлектрический резонатор -основа стабильного генератора мм волн. // 12 межд. конф. "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии", Севастополь, 9-13 сент., 2002: КрыМиКо'2002. - Севастополь, 2002 .- С. 403-404. Конструкторско-технологические особенности твердотельных КВЧ устройств / Бушминский И.П., Дергачев В.Ф., Кузин А.П. и др. - В кн.: Межвузовский сборник трудов, № 48, -М.: Моск. энерг. ин-т, 1984. С. 34-42.

Кухаркин Е. С., Сестрорецкий Б.В. Электрическая прочность вол-новодных устройств. - М.: Изд-во «Высшая школа», 1963, 349 с.

48

49

50

52

53

56

57

58

59

Меркурьев А.Н. Связь разнополяризованных волн двух несимметрично расположенных диэлектрических волноводов. В сб. [8]. с. 93-99.

Меркурьев А.Н. Электромагнитная связь скрещивающихся прямоугольных диэлектрических волноводов. В сб. [8], с. 88-92. Миллер М.А., Таланов В.И. Поверхностные электромагнитные волны, направляемые границей с малой кривизной. ЖТФ, 1956, т. 26, № 12, с. 2753-2759.

Мировицкий Д.И., Валеев Г.Г. Гибридные соединения на линиях поверхностной волны. «Радиотехника и электроника», 1960, т. 5, №7, с. 1179-1183.

Мировицкий Д.И., Евтихеев Н.Н., Дубровин В.Ф., Взятышев В.Ф. Явление направленного разветвления электромагнитной энергии в линиях с замедленными волнами. Диплом на открытие № 79 с приоритетом от 27 апреля 1959 г. Б.И. № 18, 1970. Миронов В. В. О дополнительных потерях на скрученных участ-60 ках прямоугольных диэлектрических волноводов. В сб. [8], с. 6468.

Мурмужев Б.А. Широкополосность многослойных металлоди-электрических волноводов. // Радиотехн. и электроника, - М., -2004. - т. 49, -К 3.- с. 320-324.

Нефедов Е.И., Фиалковский А.Т. Полосковые линии передачи. -2-е изд., доп. и перераб. - М.: Наука, 1960. - 311 с. Орехов Ю.И. Преобразователи поляризации на диэлектрических волноводах. Диссертация на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. - М., МЭИ, 1975, 174 с.

Печатные схемы сантиметрового диапазона. Сборник статей. Пер. с англ. / Под ред. Сушкевича В.И. - М.: Изд-во иностр. лит., 1956. -400 с.

Подковырин С.И. Исследование волновых явлений в диэлектрических планарных элементах и принципов построения функциональных устройств на их базе. / Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук, - М.: МЭИ, 1981. - 188 с.

Подковырин С.И. Исследование волновых явлений в диэлектрических планарных элементах и принципов построения функциональных устройств на их базе. Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук, - М.: МЭИ, 1981. -19 с.

Раевский Г.П. Диэлектрические резонаторы с азимутальными колебаниями и функциональные узлы на их основе в миллиметровом диапазоне волн. Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук, -М.: МЭИ, 1987. - 20 с.

Рожков Г.Д. Исследование прямоугольного диэлектрического волновода и некоторых его модификаций. Автор. дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук, -М.: МЭИ, 1974, - 20 с.

61

62

63

64

65

66

67

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

Рябов Б.А. Исследование отражательного ДВ для малогабаритных устройств и интегральных схем мм диапазона волн. Автор. дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук, -М.: МЭИ, 1980, -19 с. Рябов Б.И. О коэффициенте связи основных волн плоских диэлектрических волноводов. В сб. [8], с. 68-73.

Рябов Б.И. Расчет и принципы построения функциональных узлов на связанных диэлектрических волноводах. Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук, - М.: МЭИ, 1970, - 20 с. Рябов Б.И. Элементы теории связанных диэлектрических волноводов. В сб. [8], с. 80-85. -С.232-233.

Сборник «Совещание по теории и применению диэлектрических волноводов в технике СВЧ и оптического диапазонов, М., 28—30 января 1969», М: МЭИ, 1968. - 154 с.

Семенов Н.А. Мощность передачи диэлектрического волновода. «Радиотехника», 1966, т. 15, № 3, с. 25-31.

Семенов Н.А. Параметры волн диэлектрического волновода. НДВШ, Радиотехника и электроника, 1959, т. 2, с. 67-73. Старовойтова Р.П. Предельно допустимые мощности для полуоткрытого Н-образного волновода. // «Известия вузов», Радиотехника, -1958. -т. 7—8, № 4, - 490-495.

Тамм И.Е. Основы теории электричества. Изд. 11 испр., -М: «Физматлит», 2003. - 616 с.

Темнов В.М., Бударагин Р.В. Краевые волны в ДВ и металло-диэлектрических волноводах. // Физ. волн. процессов и радиотехн. системы. - 2002. -т. 5, N 4. - с. 12-21.

Темнов В.М., Бударагин Р.В.Электродинамика экранированного ДВ. // Физ. волн. процессов и радиотехн. системы. - 2003. -т. 6, N 3. - С. 24-32.

Тихонов А.Б., Егоров М.Ю., Лютаев С.В. Проблемы проектирования устройств на ДВ с нелинейными элементами. - В кн.: Проектирование и применение радиоэлектронных устройств на ДВ и резонаторах. Тез. докл. - Саратов: Изд-во СГУ, 1983. С. 239-240. Череп П. Р. Изгиб диэлектрического волновода // Труды КВИАВУ ВВС, - вып. 24, -1958. - С.56-62.

Череп П. Р. Свойства поверхностных волн при изгибах // Труды КВИАВУ ВВС, -вып. 24, - 1958. - С. 63-69.

Шевченко В.В. Плавные переходы в открытых волноводах. - М.: Наука. 1969. - 191 с.

Шевченко В.В. Прохождение волн через неоднородный участок неэкранированной направляющей системы. Диссертация на соиск. уч. ст. канд. ф.-м. наук. -М.-1964., - 236 с.

Шифрина В С., Самосатский Н.М. Полиэтилен (получение и свойства). Госхимиздат, 1961, - 258 с.

Штыков В.В. Гайнулина Е.Ю. Многомодовый режим диэлектрических планарных волноводно-пучковых преобразователей: Известия ВУЗов: Физика 2012, Т.55,№8/3, -5-10сс.

Arbabian, A., et al., \A 94 GHz mm-wave to baseband pulsed-radar for imaging and gesture recognition," IEEE Symp. VLSI Circuits (VLSIC), 56{57, 2012.

Bacha A., Wu K. LSE-Mode balun for hybrid integration of NRD-guide and microstrip line // IEEE Microwave Guided Wave Lett., vol. 8, pp. 199-201, May 1998.

Bacha A., Wu K. Toward an optimum design of NRD-guide and microstrip-line transition for hybrid-integrated technology // IEEE Trans. MTT, vol. 46, pp. 1796-1800, Nov. 1998.

Barlow H.E.M. Propagation around Bends in Waveguides. Proc. IEE, 1959, v.106, № 9, p. 11.

Barlow H.E.M. Surface Waves. Proc. IRE, 1958, v. 46, p. 1413. Barrow W. L. Transmission of Electromagnetic Waves in Hollow Tubes of Metal. Proc. IRE, 1936, v. 24, № 10, p. 1298. Bierwirth, K., N. Schulz, and F. Arndt, \Finite-di®erence analysis of rectangular dielectricwaveguide structures," IEEE Trans. Microw. Propag., Vol. 34, No. 11, 1104-1114, Nov. 1986. Boone F. Etude et conception de composants passifs en technologie NRD pour applications en ondes millimetriques // Ph.D. dissertation, Dept. Elect. Eng., Ecole Polytech. Montreal, Montreal, QC, Canada, 2000.

Boone F., Hindson D., Caron M., Wu K. Design and properties of integrated millimeter-wave bandpass filters using NRD for broadband wireless system // SPIE, Sept. 1999, Boston.

Boone F., Wu K. Mode conversion and design consideration of integrated NRD components and discontinuities // IEEE Trans. MTT, vol. 48, pp. 482-492, Apr. 2000.

Carson J.R., Mead S.P., Schelkunoff S A. Hyper frequency Wave Guides - mathematical Theory. Bell. System Tech.J., 1936, v. 15, p. 310.

Cassedy E. S. Open nonconventional waveguides. (Chapter 13 of «Handbook of Microwave Measurements», v. 2, Ed. by M. Sucher and J. Fox. N. Y.-L., 1964, 495 p.

Cassivi Y., Deslandes D., Wu K. Engraved NRD-guide for millimeter-

100 wave integrated circuits // IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., Boston, MA, 2000, pp. 605-608.

Cohn M. Propagation in a dielectric-loaded parallel plane waveguide //

101 IRE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-8, pp. 202-208, Apr. 1959.

Collin R. E. Field Theory of Guided Waves // New York: McGraw-

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

102

104

105

Hill, 1960, pp. 470-473.

Cordon R.F.B., Benson F.A. Propagation and attenuation in the dou-103 ble-strip H guide // Proc. Inst. Elec. Eng., vol. 113, pp. 1311-1320, Aug. 1966.

Dawn D., Sachidananda M. Analysis and design of strip line to NRD guide transition // Proc. 3rd Asia-Pacific Microwave Conf., Tokyo, Japan, 1990, pp. 15-18.

Dolatsha, N. and A. Arbabian, \Dielectric waveguide with planar multi-mode excitation for high data-rate chip-to-chip interconnects," Accepted in IEEE Internatioal Conf. Ultra-

Dolatsha, N. and J. Hesselbarth, \Millimeter-wave chip-to-chip trans-

106 mission using an insulated image guide excited by an on-chip dipole antenna at 90 GHz," IEEE Microw. Wireless Comp.Lett., Vol. 22, No. 5, 266{268, May 2012.

Dolatsha, N. and J. Hesselbarth, \Power divider based on grounded

107 dielectric slab waveguide operating in E11 x mode," German Microw. Conf. (GeMIC), 1{4, Darmstadt, Germany,May 2011. Endo Y., Yoneyama T. Finite element analysis of discontinuities in nonradiative dielectric waveguide // Electron. Commun. Japan, pt. 2, vol. 72, pp. 102-112, Nov. 1989.

Fathy A., Pendrick V. and other. Design of embedded passive components in low-temperature cofired ceramic on metal (LTCC-M) technology // IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., vol. 3, Baltimore, MD, 1998, pp. 1281-1284.

110 Fox A. G. Dielectric waveguide Techniques for Millimeter Waves. IRE Convention Recors, 1952. pp. 157-164.

111 Fox A. G. Wave Coupling by Warped Normal Modes. Bell System Tech. J. 1955, v. 34 (4), pp. 823-829.

Fukuda, S., Y. Hino, S. Ohashi, T. Takeda, H. Yamagishi, S. Shinke, K. Komori, M. Uno, Y. Akiyama, K. Kawasaki, and A. Hajimiri, \A 12:5+12:5 Gb/s full-duplex plastic waveguide interconnect," IEEE J. Solid-State Circuits, Vol. 46, No. 12, 3113{3125, Dec. 2011. Griemsmann J.W.E., Birenbaum L. A low-loss H-guide for millimeter wavelengths // Proc. Symp. Millimeter Waves, pp. 543-562, 1959. Haroun, B. S., M. Corsi, S. Akhtar, and N. C. Warke, \Chip-to-dielectric waveguide interface for sub-millimeter-wave communication link," US Patent Application Filed, Sept. 2010. Hondros D. Symmetrical and Unsymmetrical Electromagnetic Wave along fires. Phys. Z., 1909, Bd. 10, pp. 804-812. Hondros D., Debye P. Elektromagnetische Wellen an dielektrischen Drahten. Ann. der Phys., 1910, Bd. 32, № 8, p. 465. 117 Itoh T. Numerical Techniques For Microwave And Millimeter-Wave Passive Structures. New York: Wiley, 1989.

Itoh T., Adelseck B. Trapped image guide for millimeter-wave circuits // IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-28, pp. 1433-1436,

108

109

112

113

114

115

116

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

Dec. 1980.

Itoh T. Inverted strip dielectric waveguide for millimeter-wave integrated circuits // IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-24, pp. 821-827, Nov. 1976.

Kietzer J.E., Kaurs A.R., Levin B.J. A V-Band communication transmitter and receiver system using dielectric waveguide integrated circuits // IEEE Trans. MTT, vol. 24, pp. 297-303, 1976. Knox R.M. Dielectric waveguide microwave integrated circuits - An overview // IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-24, pp. 806-814, Nov. 1976.

Knox R.M. Integrated circuits for the millimeter through optical frequency range // Proc. Symp. Submillimeter Waves, pp. 497-516, 1970. Koul, S. K., Millimeter Wave and Optical Dielectric Integrated Guides and Circuits, J. Wiley Sons, New York, 1997.

Ma Z., Yamashita E. Wave Leakage From Groove NRD Structures // IEEE Microwave Guided Wave Lett., vol. 3, pp. 170-172, June 1993. Malherbes J.A.G. Radiation from a wedge-type nonradiative dielectric waveguide radiator // Microwave Opt. Technol. Lett., vol. 21, pp. 313315, June 1999.

Marcu, C., et al., \A 90nm CMOS low-power 60 GHz transceiver with integrated baseband circuitry," IEEE J. Solid-State Circuits, Vol. 44, No. 12, 3434{3447, 2009.

Matthaei G., Young L., Jones E.M.T., Microwave Filters, Impedance-Matching Networks and Coupling Structures. Norwood, MA: Artech House, 1980.

McLevige W.V., Itoh T., and Mittra R. New waveguide structures for millimeter-wave integrated and optical circuits // IEEE Trans. MTT, vol. 23, pp. 788-794, Oct. 1975.

Miao J.F. Studies of NRD waveguide in China // PIERS 1997, vol. 1, Hong-Kong, pp. 203-217

Naeemi, A., A. V. Mule, and J. D. Meindel, \Partition length between board-level electrical and optical interconnects," IEEE Intern. Tech. Conf., 230{232, Jun. 2003.

Ogusu K. Dielectric waveguide corner and power divider with a metallic reflector // IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-32, pp. 113-116, Jan. 1984.

Oliner A.A. Historical perspectives on microwave field theory // IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-32, pp. 1022-1045, Sept. 1984.

Oliner A.A., Peng S.T., Hsu T.I. and Sanchez A. Guidance and Leakage Properties of a Class of Open Dielectric Waveguides, Part II: New Physical Effects // IEEE Trans. MTT, vol. 35, pp. 737-747, Aug. 1987. Omar A.S., Schimemann K. Transmission matrix representation of fin-line discontinuities // IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-

136

137

138

139

33, pp. 765-770, Sept. 1985.

Peng S.T., Oliner A.A. Guidance and Leakage Properties of a Class of Open Dielectric Waveguides, Part 1:Mathematical Formulations // IEEE Trans. MTT, vol. 29 (Special Issue on Open Guided Wave Structures), pp. 843-855, Sept. 1981.

Rubin D. De-embedding mm wave MIC's with TRL // Microwave J., pp. 141-150, June 1990.

Sanchez A. and. Oliner A.A. A new leaky waveguide for millimeter waves using nonradiative dielectric (NRD) waveguide // IEEE Trans. MTT, vol. 35, pp. 737-747, Aug. 1987.

Shigesawa H., Tsuji, M., Oliner A.A. Effects of air gap and finite metal plate width on NRD guide // in IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., 1986, pp. 119-122.

Shindo S., Itanami T. Low-loss rectangular dielectric image line for millimeter-wave integrated circuits // IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-26, pp. 747-751, Oct. 1978.

Shindo, S. and T. Itanami, \Low-loss rectangular dielectric image line 140 for millimeter-wave integrated circuits," IEEE Trans. Microw. Theory Tech., Vol. 26, No. 10, 747{751, Oct. 1978.

Siligaris, A., et al., \A 65-nm CMOS fully integrated transceiver module for 60-GHz wireless HD applications," IEEE J. Solid-State Circuits, Vol. 46, No. 12, 3005{3017, Dec. 2011.

Solbach K. The measurement of the radiation losses in dielectric image line bends and the calculation of a minimum acceptable curvature radius // IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., Vol. MTT-27, pp.5153, Jan. 1979.

Suntives, A. and R. Abhari, \Dual-mode high-speed data transmission using substrate integrated waveguide interconnects," IEEE Electrical Performance Electronic Packaging, 215-218,Oct. 2007. Tischer F.J. A waveguide structure with low losses // Arch. Elec. Übertragung, vol. 7, pp. 592-596, Dec. 1953.

Tokumitsu Y., Ishizaki M., Iwakuni M., Saito T. 50-GHz IC components using alumina substrates // IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-31, pp. 121-128, Feb. 1983.

Trinh T., Mittra R. Field profile in a single-mode curved dielectric waveguide of rectangular cross section // IEEE Trans. MTT, Vol. 29, pp. 1315-1318, Dec. 1981.

Wilson A., Artuzi A., Yoneyama T. A HEMT amplifier for NRD guide integrated circuits // Proc. 3rd Asia-Pacific Microwave Conf., Tokyo, Japan, 1990, pp. 147-150.

Wu K. Hybrid Three-Dimensional Planar / Nonplanar Circuits for Microwave and Millimeter-Wave Application // The State of the Art and Challenge. Nis, Yugoslavia: Facta Univ., 1998, vol. 11, pp. 87-101.

141

142

143

144

145

146

147

150

151

152

153

Wu K., Han L. Hybrid integrated technology of planar circuits and NRD-guide for cost-effective microwave and millimeter-wave applications // IEEE Trans. MTT, vol. 45, pp. 946-954, June 1997. Xu S., Wu X., Yoneyama T. Scattering properties of discontinuities in NRD guide // Proc. Inst. Elect. Eng., vol. 141, no. 3, pp. 205-210, June 1994.

Xu S.J., Zeng X.Y., Wu K., Luk K.M. Leaky-wave characteristics of trapezoidally shaped NRD-guide suitable for design of millimeter-wave antenna // IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., vol. 2, Baltimore, MD, 1998, pp. 659-662.

Yoneyama T. Nonradiative dielectric waveguide // Int. J. Infrared Mil-lim. Waves, vol. 11, pp. 61-98, 1984.

Yoneyama T., Kuroki F., Nishida S. Design of nonradiative dielectric waveguide filters // IEEE Trans. MTT, vol. 32, pp. 1659-1622, Dec. 1984.

Yoneyama T., Nishida S. Nonradiative dielectric waveguide circuit 154 components // Digest of 6th Int. Conf. on Infrared and Millimeter-Waves (Miami), W-3, Dec. 1981.

Yoneyama T., Nishida S. Nonradiative dielectric waveguide circuit components // Int. J. Infrared Millimeter Waves , vol. 4, no. 3, pp 439449, 1983.

Yoneyama T., Nishida S. Nonradiative dielectric waveguide for millimeter wave integrated circuits, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-29, pp. 1188-1192, Nov. 1981.

Yoneyama T., Tozawa N., Nishida S. Coupling characteristics of nonradiative dielectric waveguide // IEEE Trans Microwave Theory Tech., vol. MTT-31, pp. 648-654, Aug. 1983.

Yoneyama T., Yamaguchi M., Nishida S. Bends in nonradiative dielectric waveguides // IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-30, pp. 2146-2150, Dec. 1981

Zahn H. Liber den Nachweis elektromagnetischen Wellen an diellek-trischen Drahten. Phys. Z.. 1915. BD. 16, S. 414/

155

156

157

158

159