Проектирование малогабаритного развязывающего фильтра

дипломная работа

Введение

Прогресс радиотехники постоянно ставит новые цели и задачи перед конструкторами. Покорение новых, более высоких частот заставляет искать новые решения для реализации устройств, так как старые материалы и топологии перестают отвечать требуемым значениям характеристик. Так, широко используемые в настоящее время в радиотехнике микрополосковые линии передачи уже вплотную подошли к своему порогу миниатюризации, из-за чего при разработке приборов требуется искать новые методы их создания. Одним из перспективных решений этой задачи является использование метаматериалов.

Метаматериалами называются искусственно созданные композитные структуры, обладающие свойствами, почти не встречающимися в природе и сложно достижимыми технологически. Особенностью метаматериалов, помимо самих необычных свойств, которыми они обладают, является тот факт, что эти необычные свойства обусловлены не химическим составом метаматериалов, а их внутренним строением и спецификой структуры. Эти особые структуры функционируют так, как в обычном материале атомы и молекулы, но путем взаимодействия с электромагнитными волнами они способны проявлять такие свойства, которые не могут проявиться в природных или химически синтезированных материалах. Отсюда и появился сам термин "метаматериалы": приставка "мета" переводится с греческого как "вне". То есть метаматериалы это структуры, чьи эффективные электромагнитные свойства выходят за пределы свойств образующих их компонентов.

Одним из важнейших свойств метаматериалов является возможность получить в них отрицательные значения диэлектрической и магнитной проницаемостей. Эти два параметра являются фундаментальными для вопросов, связанных с электромагнетизмом и электромагнитными свойствами вещества в частности. По сути эти параметры описывают как электромагнитное поле влияет на вещество и как само вещество влияет на поле. В зависимости от соотношения значений этих параметров, можно разделить все вещества на четыре типа (рис. 1) [1].

Рисунок 1. Типы веществ по критерию значений диэлектрической и магнитной проницаемости.

Первая четверть содержит материалы с положительными значениями обеих характеристик, в эту группу входят почти все диэлектрики. Вторая четверть содержит металлы, ферроэлектрические материалы и легированные полупроводники. Вещества этой группы имеют положительную магнитную и отрицательную электрическую проницаемости. Четвертая четверть охватывает некоторые материалы-ферриты, у которых положительная электрическая проницаемость, но отрицательная магнитная, так что магнитная реакция таких материалов быстро затухает при частотах СВЧ и выше. Метаматериалы находятся в третьей четверти на рисунке 1. У них отрицательны значения обеих характеристик. Таких веществ в природе нет [1]. Однако существование таких материалов было теоретически обосновано в шестидесятых годах двадцатого века В.Г. Веселаго, который в своей работе [2] указал на возможность существования материала с отрицательным коэффициентом преломления. Такой материал был назван "левосторонним" [3]. Однако в природе не было найдено материала, демонстрирующего свойства, о которых писал Веселаго. Поэтому дальнейшее развитие в этом направлении наука получила, когда Д. Пендри предложил использовать для получения таких необычных свойств не природные, а искусственные материалы.

Делись добром ;)