TỔNG QUAN về cấu TRÚC dị tật mặt đất

tài liệu tham khảo ve blngegsdfjytrfdfffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffđsfgfgdfgfdfsdkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk

TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC DỊ TẬT MẶT ĐẤT GIỚI THIỆU Hiệu suất cao, kích thước nhỏ gọn chi phí thấp thường đáp ứng yêu cầu nghiêm ngặt hệ thống truyền thơng vi sóng đại Đã có số cơng nghệ cơng nghệ gốm đồng nhiệt độ thấp (LTCC), ferrite đồng nhiệt độ thấp (LTCF) số cấu trúc khoảng cách dải quang (PBG), DGS, Substrate tích hợp hướng dẫn sóng (SIW) để nâng cao tồn chất lượng hệ thống Năm 1987, Yablonovitch John đề xuất PBG [1, 2] có tác dụng sử dụng mặt đất kim loại phá vỡ thiết kế mạch vi sóng truyền thống thành thành phần bề mặt phân bố mặt phẳng mạch trung bình Do đó, có quan tâm ngày tăng ứng dụng sóng vi sóng milimét PBG [3–7] Tương tự vậy, có kỹ thuật độ mặt phẳng (GPA) đơn giản kết hợp đường microstrip với khe trung tâm mặt đất, sử dụng GPA có ứng dụng hấp dẫn ghép cạnh 3dB cho lọc nối dải băng hẹp đàn áp khớp nối nâng cao [8, 9, 10] PBG cấu trúc tuần hoàn biết đến cung cấp từ chối dải tần số định Tuy nhiên, khó để sử dụng cấu trúc PBG cho việc thiết kế thành phần sóng vi sóng milimet khó khăn mơ hình hóa Có nhiều thơng số thiết kế có ảnh hưởng đến thuộc tính khoảng trống dải, chẳng hạn số lượng mạng, hình dạng mạng, khoảng cách mạng phân số khối lượng tương đối Một vấn đề khác xạ từ khuyết tật khắc định kỳ Hơn nữa, với đời GPA dải, thuộc tính dòng thay đổi đáng kể trở kháng đặc tính thay đổi theo chiều rộng GPA Thông thường, GPA coi sở lý thuyết mạch J-inverter tương đương hành vi lọc đặc trưng phương trình đóng Là kỹ thuật để cải thiện hiệu suất mạch, có nhiều nghiên cứu ứng dụng chất GPA Để giảm bớt vấn đề Park et al [11] đề xuất DGS thiết kế cách kết nối hai ô PBG vuông với khe mỏng DGS dựa GPA tập trung khơng vào ứng dụng mà tập trung vào đặc điểm riêng DGS bổ sung thêm mức độ tự thiết kế mạch vi sóng mở cánh cửa cho loạt ứng dụng Trong năm tiếp theo, nhiều DGS đề xuất chúng trở thành lĩnh vực nghiên cứu thú vị nhờ khả ứng dụng rộng rãi chúng mạch vi sóng Các tham số mơ hình mạch tương đương DGS nghiên cứu sử dụng để thiết kế mạch phẳng dễ dàng Nhiều thiết bị vi sóng milimet thụ động hoạt động phát triển để ngăn chặn sóng hài nhận kích thước vật lý nhỏ gọn mạch cho dòng chảy thiết kế mạch với DGS tương đối đơn giản Trong báo này, tổng quan hướng dẫn DGS Các đặc điểm thụ thai truyền tải đơn vị DGS giới thiệu mơ hình mạch tương đương giống DGS trình bày Cuối cùng, ứng dụng DGS lĩnh vực cơng nghệ vi sóng tóm tắt xu hướng tiến hóa DGS đưa CẤU TRÚC DỊ TẬT MẶT ĐẤT DGS khiếm khuyết cấu hình cascaded tuần hồn khơng tuần hồn mặt đất đường truyền phẳng (ví dụ, microstrip, coplanar dẫn hướng sóng dẫn sóng đồng bộ) làm nhiễu loạn phân bố dòng điện mặt phẳng mặt đất gây lỗi mặt đất Sự xáo trộn thay đổi đặc tính đường truyền điện dung điện cảm dòng Trong từ, lỗi khắc mặt phẳng đất vi dải làm tăng điện dung điện cảm hiệu Hình Đơn vị DGS đầu tiên: (a) Đơn vị tạ DGS, (b) Các thông số S mô cho đơn vị DGS tạ 2.1 Cấu trúc đặc tính truyền dẫn DGS tạ bao gồm hai khu vực hình chữ nhật x × x, khe hở g × w khe hẹp kết nối khe khắc rộng mặt phẳng mặt đất kim loại mặt sau hình (a) Đây DGS [11] Hình (b) cho thấy tham số S từ mô EM DGS tạ DGS có đặc điểm stopband, hiệu ứng sóng chậm trở kháng cao DGS có nhiều ưu điểm PBG sau: (1) Khu vực mạch trở nên tương đối nhỏ khơng có cấu trúc định kỳ có vài phần tử DGS có tính chất tiêu biểu tương tự cấu trúc tuần hoàn đặc tính dải tần (2) Các tham số S mơ cho đơn vị qảu tạ DGS so khớp với đáp ứng thông thấp kiểu Butterworth cực Đối với thiết bị DGS, mẫu DGS chế tạo đơn giản mạch tương đương dễ dàng trích xuất (3) DGS cần kích cỡ mạch cho đơn vị vài cấu trúc định kỳ cho thấy hiệu ứng sóng chậm So với PBG, DGS dễ dàng thiết kế triển khai có độ xác cao với cấu trúc lỗi thường xuyên Do đó, rộng rãi để mở rộng ứng dụng thực tế cho mạch vi sóng DGS có nhiều cạnh tranh PBG mạch vi sóng với yêu cầu cao kích thước điều kiện thủ cơng định 2.2 Đơn vị DGS Đã có hai khía cạnh nghiên cứu để sử dụng đầy đủ hiệu suất DGS: đơn vị DGS DGS tuần hồn Một loạt hình dạng khe khắc mặt phẳng mặt đất microstrip báo cáo tài liệu [12–16] Trong hình 2, loạt hình dạng khu vực đính kèm bao gồm đầu xoắn ốc, khe đầu mũi tên khe hình chữ H vân vân Ngồi có DGS phức tạp để cải thiện hiệu suất mạch thể Hình 2, chẳng hạn như: vòng mở hình vng có khe phần giữa, tạ mở DGS liên tiếp Đơn vị DGS điều khiển hai số khơng truyền gần mép dải thông dễ dàng điều khiển tần số khe cách thay đổi độ dài ngón tay kim loại Hình Các DGS khác nhau: (a) đầu xoắn ốc, (b) khe đầu mũi tên, (c) khe hình chữ H, (d) hình vng mở với khe phần giữa, (e) tạ mở (f) DGS liên ngành Việc sử dụng đường dây vi dải cong khơng thay đổi đáng kể tần số đường dây vi dải thẳng DGS Kỹ thuật uốn dẫn đến cấu hình 2D, dòng microstrip thể nhiều uốn cong, theo cấu trúc tương tự đường uốn khúc Cấu hình có băng dừng rộng cho phép số lượng lớn khoảng thời gian khu vực mạch hợp lý Đơn vị DGS đề xuất có số ưu điểm so với DGS tạ : (1) Hệ số sóng chậm mạch nhỏ gọn Khu vực mạch lọc sử dụng khe hình chữ H có kích thước nhỏ nhiều khoảng 26,3% so với sử dụng tạ DGS (2) Một stopband chiều rộng hẹp từ chối sâu (3) Một bên lớn chút Để so sánh đặc điểm truyền DGS U-slot với DGS thơng thường, DGS hình xoắn ốc DGS U-slot thiết kế để cung cấp tần số cộng hưởng Hệ số Q DGS xoắn ốc 7.478 (băng thông 3dB 0.39GHz), DGS U-slot cung cấp hệ số Q cao 36.05 (băng thông 3dB 0.081GHz) [20] Ngày nhiều DGS đề xuất mang lại thuận tiện lớn cho việc thiết kế mạch vi sóng để nhận nhiều cấu trúc nhỏ gọn hoạt động nhỏ gọn thụ động để ngăn chặn sóng hài 2.3 DGS tuần hoàn Các cấu trúc tuần hoàn PBG DGS cho đường truyền phẳng thu hút quan tâm rộng rãi ứng dụng rộng rãi chúng ăng-ten mạch vi sóng Các đường truyền với cấu trúc tuần hồn có dải hữu hạn dải từ chối làm lọc thông thấp Hiệu ứng sóng tăng chậm thành phần tương đương bổ sung thuộc tính quan trọng cấu trúc tuần hồn nhận kích thước mạch giảm cách sử dụng đặc tính Định kỳ có nghĩa lặp lại cấu trúc vật lý Bằng cách xếp tầng tế bào cộng hưởng DGS mặt phẳng mặt đất, độ sâu băng thông stopband cho mạch DGS đề xuất có khuynh hướng phụ thuộc vào số chu kỳ Các DGS thời gian quan tâm đến tham số bao gồm hình dạng đơn vị DGS, khoảng cách hai đơn vị DGS phân bố DGS khác Như thể hình 3, có hai loại DGS định kỳ: (a) DGS theo chu kỳ theo chiều ngang (HPDGS), loại (b) DGS theo chu kỳ theo chiều dọc (VPDGS) Hình DGS định kỳ: (a) HPDGS, (b) VPDGS Đặc điểm bật cấu trúc đề xuất tổ chức chu kỳ dọc theo chiều dọc hướng ngang Nó đặt tên VPDGS Mặt khác, DGS thơng thường cho đường truyền phẳng có HPDGS với cấu trúc tầng tầng dọc theo hướng truyền HPDGS ban đầu sản xuất để mở rộng stopband đường cong đáp ứng tần số Vài khiếm khuyết hình vng đồng tạo thành DGS tuần hồn cho mạch phẳng, cung cấp đặc tính băng dừng sóng chậm tuyệt vời Chúng báo cáo sử dụng dao động khuếch đại Các DGS dạng vòng tròn khơng theo khn dạng cách sử dụng phân phối hàm so với DGS định kỳ trước đề xuất Chúng có đường vi dải bù kích thước sai số vuông thay đổi theo tỷ lệ tương phân phối biên độ tương đối hàm mũ e1 / n (n số nguyên dương), Chebyshev, [ln (10)] / n, C1 / n phân phối VPDGS tạo yếu tố slowwave cao nhiều so với HPDGS Hệ số sóng chậm tăng lên có nghĩa chiều dài điện dài cho chiều dài vật lý Như ví dụ ứng dụng, khuếch đại giảm kích thước thiết kế cách chèn VPDGS vào mạng phù hợp Hai dòng microstrip dòng mạng khớp nối đầu vào đầu khuếch đại giảm xuống 38,5% 44,4% độ dài ban đầu tương ứng MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA DGS Thiết kế phân tích hai thách thức DGS Bộ giải mã EM có sẵn thị trường nguồn tài nguyên để thiết kế phân tích DGS Để áp dụng phần DGS đề xuất cho ví dụ thiết kế mạch thực tế, cần phải trích xuất tham số mạch tương đương Để lấy tham số mạch tương đương đơn vị DGS mặt phẳng tham chiếu, tham số S-tần số so với tần số S phải tính tốn mơ sóng điện từ (EM) để giải thích chi tiết đặc điểm cắt suy giảm phần DGS Các tham số mạch cho mạch tương đương có nguồn gốc trích xuất từ kết mơ phù hợp với đáp ứng thơng thấp loại cực Butterworth Phân tích tồn sóng khơng đưa hiểu biết vật lý nguyên tắc hoạt động DGS Biểu đồ dòng chảy Hình cho thấy phương pháp phân tích thiết kế thơng thường DGS Bộ giải mã tồn sóng sử dụng để tìm tham số S-so với hành vi tần số DGS Điểm bất lợi phương pháp khơng có mối tương quan trực tiếp kích thước vật lý DGS tham số LC tương đương Hiệu suất dẫn xuất DGS khơng hồn tồn dự đoán giải pháp tối ưu hóa đạt thơng qua q trình thử nghiệm lặp lại lỗi Do phương pháp thông thường báo cáo tài liệu mở tốn thời gian khơng dẫn đến thiết kế tối ưu Hiện nay, DGS tương đương với ba loại mạch tương đương: (1) Mạch tương đương LC RLC, (2) mạch tương đương hình π, (3) mạch tương đương bán tĩnh 3.1 LC RLC mạch tương đương Mạch tương đương DGS nguyên mẫu Butterworth cực LPF cho Hình Các phần hình chữ nhật tạ DGS tăng chiều dài tuyến dòng điện điện cảm hiệu Hình Phương pháp phân tích thiết kế thơng thường tạ DGS Phần khe tích lũy điện tích tăng tụ điện hiệu đường vi dải Hai khu vực hình chữ nhật khe kết nối tương ứng với điện cảm tương đương (L) điện dung (C) tương ứng Theo đó, cộng hưởng xảy tần số định mạch L-C song song Ngược lại, biết trực giác mạch tương đương bao gồm cặp tụ điện tụ điện song song tạo thành tượng cộng hưởng tham số S- Khi khu vực khắc mạng tinh thể đơn vị tăng lên, tự cảm chuỗi tăng hiệu tăng tính tự cảm chuỗi làm tăng tần số cắt giảm Khi khoảng cách khắc khe tăng lên, điện dung hiệu dụng giảm xuống cho vị trí cực suy giảm di chuyển lên đến tần số cao (a) (b ) Hình Mạch tương đương LC: (a) mạch tương đương mạch DGS tạ, (b) Mạch lọc lọc thông thấp mẫu Butterworth Để phù hợp với DGS với giá trị phản kháng lọc thông thấp Butterworth, hai mạch tần số cắt Vì vậy, L C có nguồn gốc sau: đó, ω0 tần số góc cộng hưởng cộng hưởng LC song song f0 fc cộng hưởng (cực suy giảm) tần số cắt thu từ kết mô EM Đặc điểm hầu hết DGS tương tự DGS tạ , chúng thảo luận lọc thông thấp Butterworth cực Hơn nữa, hiệu ứng xạ nhiều bị bỏ quên Đơn vị DGS mơ hình hóa hiệu mạch cộng hưởng R, L C song song kết nối với điện li truyền hai phía Hình Điện trở tương ứng với xạ, dây dẫn tổn thất điện môi khuyết tật Từ mô EM phép đo cho DGS định, giá trị R, L C tương đương thu từ biểu thức Hình Mạch tương đương RLC cho đơn vị DGS 3.2 Mạch tương đương hình π Tuy nhiên, khó để thực mạch DGS cho mục đích việc kết thúc hài hòa để đáp ứng đồng thời băng thông vượt trội đặc tính băng tần dừng Mơ hình mạch tương đương xác so với mạch tương đương LC RLC đề xuất, chẳng hạn mạch tương đương hình π thể hình Hình Mạch tương đương hình π cho đơn vị DGS: (a) mạch tương đương, (b) mạch hình π Được coi ảnh hưởng pha DGS, công thức đề xuất tương đương hình π, mơ biên độ so với tần số pha so với tần số Các thông số S so với đường cong tần số tương đương hình π giải phẫu so với LC RLC tương đương, mạch phức tạp tham số nhiều đến mức tương đương khó giải nén Mạch tương đương hình π phù hợp với độ xác cấp thiết mạch Các tham số ABCD cho ô đơn vị thu cách sử dụng biểu thức sau: Phân tích tồn sóng liên quan khơng đưa hiểu biết vật lý nguyên tắc hoạt động DGS 3.3 Mạch tương đương bán tĩnh Khác với hai loại mạch tương đương đề cập trên, mơ hình mạch tương đương bán tĩnh DGS phát triển trực tiếp từ kích thước vật lý Dumbbell DGS mơ tả hình Hình Phương pháp phân tích thiết kế DGS: (a) phương pháp phân tích DGS, (b) mơ hình mạch tương đương DGS tế bào đơn vị Điều vượt qua giới hạn báo cáo phân tích tồn sóng cách phát triển mơ hình mạch tương đương Cách tiếp cận cung cấp hiểu biết toàn diện nguyên tắc vật lý DGS bao gồm cách DGS tạo phản hồi băng dừng thơng dải kích thước đóng vai trò quan trọng để tạo hiệu suất riêng biệt Hiện tại, mạch tương đương chủ yếu quan tâm đến ảnh hưởng việc bổ sung DGS xạ, mạch tương đương tương ứng với DGS Bởi DGS khác có đặc điểm khác nhau, mạch tương đương khác khơng hình thành mơ hình mạch đồng lý thuyết toán học cho thời điểm Do đó, việc tối ưu hóa dựa mạng mạch tương đương mong muốn thiết kế phát triển loại cấu hình mạch ỨNG DỤNG MẠCH SIÊU CAO TẦN Có ứng dụng rộng rãi thiết bị hoạt động thụ động hữu ích cho thiết kế nhỏ gọn Vì DGS cung cấp đặc tính riêng biệt tùy thuộc vào hình học, chức mạch lọc tín hiệu khơng mong muốn điều chỉnh sóng hài bậc cao dễ dàng thực cách đặt mẫu DGS yêu cầu, tương ứng với hoạt động mạch mong muốn mà không làm tăng độ phức tạp mạch 4.1 Hiệu ứng băng dừng DGS, thực cách khắc mơ hình đào sturcture định kỳ từ mặt phẳng mặt đất kim loại mặt sau, biết đến cung cấp loại bỏ dải tần số định, hiệu ứng bandgap Stopband hữu ích để ngăn chặn sóng bề mặt khơng mong muốn, giả mạo rò rỉ truyền Do đó, việc áp dụng trực tiếp đặc tính chọn lọc tần số lọc vi sóng trở thành nghiên cứu điểm nóng gần Như hình ra, lọc LowGT vòng cong đường cong Hilbert (HCR) đạt tính chất loại bỏ dốc, chèn thấp băng tần 0.5dB đàn hồi cao 33dB tần số rộng Hình Bộ lọc thông thấp HCR DGS (a) bố cục lọc thông thấp HCR DGS (3-cell), (b) kết mô đo lường DGS cung cấp hiệu suất tuyệt vời mặt gợn sóng dải thơng , chọn lọc sắc nét tần số cắt băng rộng tự giả mạo Có hai loại thiết kế lọc sử dụng DGS: trực tiếp sử dụng tần số chọn lọc chrematistic DGS để thiết kế lọc [31– 34], người sử dụng DGS lọc vi dải thông thường để cải thiện hiệu suất [35–39] Các mối quan tâm tìm kiếm thứ hai khai thác mặt phẳng dây dẫn vi dải mặt đất điểm nóng điều tra năm gần Một số cải tiến thu cách sử dụng DGS mặt phẳng mặt đất kim loại cho phản ứng lọc Những cải tiến tóm tắt sau: (1) Độ sắc nét chuyển tiếp cao hơn, (2) Giảm áp suất cao hơn, (3) Đạt phản ứng stopband rộng hơn, (4) Cải thiện đặc điểm stopband passband Một số DGS cố gắng kết hợp vật liệu công nghệ để thiết kế lọc Ví dụ, lọc thiết kế dựa DGS LTCC [40] Cũng có SIW kết hợp với khái niệm DGS [41] 4.2 Hiệu ứng sóng chậm Một lợi quan trọng DGS hiệu ứng sóng chậm thành phần LC tương đương gây Các đường truyền với DGS có trở kháng cao nhiều tăng yếu tố sóng chậm so với đường truyền thơng thường Vì vậy, kích thước mạch giảm với thuộc tính này, chẳng hạn khuếch đại vi sóng couplers lai Rat-race [42] Hơn nữa, DGS sử dụng ghép nối băng thông rộng Trong hình 10, khuếch đại cơng suất Doherty DGS (DDA) làm giảm kích thước mạch hiệu chèn khơng đáng kể, đặc tính kết thúc hài hòa tuyệt vời hiệu ứng sóng chậm [43] So với khuếch đại công suất Doherty thông thường (CDA), radio độ dài giảm tới CDA 71% đầu khuếch đại sóng mang 62% đầu khuếch đại đỉnh Một ứng dụng hấp dẫn khác DGS tay lái chùm anten mảng pha DGS cải thiện hiệu suất anten, hạn chế hài hòa giảm kết hợp lẫn mảng ăng-ten cách triệt tiêu sóng bề mặt Hình 10 So sánh tồn kích thước mạch CDA DDA 4.3 Trở kháng đặc trưng cao Đây vấn đề nghiêm trọng trường hợp đường dây microstrip thông thường mà trở kháng chấp nhận chung giới hạn để nhận khoảng 100 ∼130Ω Bằng cách sử dụng DGS mặt đất tăng điện cảm tương đương L cao, giảm C tương đương lúc, cuối nâng trở kháng đường dây microstrip lên 200Ω Ví dụ, hình 11 cho thấy bố cục chia cơng suất Wilkinson không thiết kế sử dụng DGS đường dây microstrip với 208Ω trở kháng đặc trưng thực DGS hình chữ nhật đơn giản [46] Trở kháng đặc tính cao DGS sử dụng hệ thống kỹ thuật số (kết nối) Hình 11 Ảnh phân chia Wikinson 1: với DGS  ... cơng nghệ vi sóng tóm tắt xu hướng tiến hóa DGS đưa CẤU TRÚC DỊ TẬT MẶT ĐẤT DGS khiếm khuyết cấu hình cascaded tuần hồn khơng tuần hồn mặt đất đường truyền phẳng (ví dụ, microstrip, coplanar... làm nhiễu loạn phân bố dòng điện mặt phẳng mặt đất gây lỗi mặt đất Sự xáo trộn thay đổi đặc tính đường truyền điện dung điện cảm dòng Trong từ, lỗi khắc mặt phẳng đất vi dải làm tăng điện dung điện... suất [35–39] Các mối quan tâm tìm kiếm thứ hai khai thác mặt phẳng dây dẫn vi dải mặt đất điểm nóng điều tra năm gần Một số cải tiến thu cách sử dụng DGS mặt phẳng mặt đất kim loại cho phản