CC BY
91
УДК 621.372.852.1
Мищенко М. В.1,Фарафонов А. Ю.2, Коваленко Д. А.3, Сицилицин Ю. А.4
Ассистент, Запорожский национальный технический университет, Украина, E-mail: marina.mischenko@gmail.com 2Канд. тех. наук, доцент, Запорожский национальный технический университет, Украина 3Канд. тех. наук, ст. преподаватель, Запорожский национальный технический университет, Украина 4Ст. преподаватель, Мелитопольский институт экологии и социальных технологий, Украина
МЕТОД СИНТЕЗА ДОПУСКОВЫХ ОТКЛОНЕНИЙ НА ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ МИКРОПОЛОСКОВЫХ _УСТРОЙСТВ_
В представленной работе разработан метод синтеза допусковых отклонений на геометрические параметры микрополосковых устройств. Метод включает в себя: методику расчета схемы микрополосковых линий, основанную на использовании квазидинамических приближений и квазистатического анализа неоднородностей топологии; синтез допусковых отклонений, использующий интервальные модели; оптимизацию допусковых отклонений путем введения весовых коэффициентов; анализ допусков, обусловленных технологическими ограничениями. Приведен пример использования разработанного метода.
Ключевые слова: допусковые отклонения, топологические неоднородности, квазидинамическое приближение, фильтр.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время техника СВЧ развивается в направлении уменьшения размеров конструкции. Это влечет за собой необходимость решения задачи обеспечения точности изготовления устройств, конструктивные параметры которых зависят от технологических ограничений и свойств применяемых материалов [1].
Усовершенствование технологических процессов и появление новых материалов способствуют увеличению разнообразия конструктивного исполнения СВЧ-уст-ройств на микрополосковых линиях. Современные САПР СВЧ, такие как №88, ЕБКО и др., дают возможность моделировать и оптимизировать топологию полоковых устройств с целью получения требуемой выходной характеристики [2]. Поскольку разрешающая способность технологических процессов еще далека от совершенства [3], возникает необходимость синтеза допусков на геометрические параметры устройств [4], а, следовательно, использования точных математических моделей, учитывающих влияние всех элементов топологии для описания устройств СВЧ на микрополосковых линий (МПЛ) [5].
Целью работы является усовершенствование моделей описания микрополосковых устройств, позволяющих синтезировать допусковые отклонения на параметры этих устройств; анализ влияния особенностей технологических этапов производства на допусковые отклонения параметров с помощью интервальных методов назначения допусков.
МЕТОДИКА РАСЧЕТА СХЕМ НА МНОГОСВЯЗАННЫХ МПЛ С ПРИМЕНЕНИЕМ КВАЗИДИНАМИЧЕСКОГО ПРИБЛИЖЕНИЯ И КВАЗИСТАТИЧЕСКОГО УЧЕТА ТОПОЛОГИЧЕСКИХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ
В качестве примера, иллюстрирующего применение предлагаемой методики моделирования МПЛ, адапти-
рованной к синтезу допусковых отклонений, рассмотрим топологию шпилечного фильтра.
Как видно из рис. 1, топология фильтра имеет достаточно сложную конфигурацию. По этой причине предлагается использовать метод декомпозиции и «разделить» топологию фильтра на базовые элементы (БЭ), включающие в себя области связанных и одиночных линий [7], рис. 2.
Для участков связанных и одиночных линий в работе [8] изложена методика квазидинамического моделирования МПЛ. Согласно этой методике матрица рассеяния отрезка связанных линий рассчитывается с использованием соотношений:
^ц^ц+^-^-Д/) .Б22-т ^21, (1)
12=812-0~1-Т(/)-821; 8122=8111; S121=S112, где Б=Е-Т( /)-£22-Т(/)-Б22; Т(/) = ¥■©(/) ■ V-1;
V - собственный вектор матрицы С0-1-С; С, С0 - матрицы взаимных и собственных погонных емкостей с учетом и без учета диэлектрического заполнения линии, соответственно; к - постоянная распространения; / - длина участка связанных МПЛ.
Рис. 1. ФНЧ на одиночном шпилечном резонаторе
© Мищенко М. В.,Фарафонов А. Ю., Коваленко Д. А., Сицилицин Ю. А., 2013
а)
б)
Рис. 2. Модель шпилечного ФНЧ: а) топология шпилечного ФНЧ; б) объединение БЭ; 1, 2 - области связанных линий; 3, 4, 5 области одиночных МПЛ, включающие неоднородности топологии; ХХ и Т - матрицы холостого хода и Т-пересечения,
соответственно
Матрица соединения одиночных линий или нагрузок с я-проводной связанной линией расчитывается с помощью соотношений [8]:
(Е + Я • У )-1 • (Е - Я • У) (Е + Я-У )-1 • 2 • Я • У 2(Е+Я •У)-1 (Е + Я •У)-1 • (Е - Я •У)
■ (2)
где Е - единичная матрица; Я - матрица волновых сопротивлений одиночных линий (на рис. 2, а изображены как
области 3, 4, 5); У = с • СО • V ^веф(ю) • V_1 - матрица волновых проводимостей связанных линий; с = 3*108 м/с; 8еф (ю) - диагональная матрица эффективних диэлектрических проницаемостей, полученных с помощью соотношений, представленных ниже.
Эффективная диэлектрическая проницаемость в квазидинамическом приближении ееф(ю) описывается выражениями [9]:
- если алгебраическая сумма токов линий не равна
я
нулю (= * 0), то
к=1
Веф
(ю) =
2 Веф,. (0) 1 + (кокг 2 У а
1 + (ко к)2
1 £Веф, (0)(1 + ВТ
2 У0, в г "
(3)
Б
где
- если алгебраическая сумма токов линий равна нулю
о ! = ! 4, = 0Х
то
к=1
"еф
где
Б =
(®) =
2 Веф,. (0)1 + (к0к)4 В^/у,,. ]
1 - Веф,. (0)/в2 + 2 (к0к)4 Веф, (0) вГТ, /У0, + Б
, (4)
1 +В ,
V т У
-4(к0 к)4 (1 + вг )
1 -
^еф
(0)
еф
(0)1
v.
в г - диэлектрическая проницаемость материала подложки толщиной к; в еф (0) - квазистатическая оценка эффективной проницаемости на нулевой частоте; к0 - волновое число свободного пространства; Т, У0, П - функции, которые связывают геометрические параметры МПЛ [9].
Топологические неоднородности учитываются путем внесения в схему дополнительных емкостей. Методика расчета емкостей неоднородностей, позволяющая анализировать топологию устройства в целом, приведена в [10].
Для расчета этих емкостей используется интегральное уравнение:
Ф(гР )= I °(гр , гд Мгд Цг
Sп
(6)
Б =
1 + 4(к0 к)
1 -в г
"еф
(0)'
+4
(к0 к)2
1 + в г - 2
В еф (0)
В еф (0)
2
ь
г
2
2
V В г у
В
В
г
г
Aq )
где - распределение плотности заряда на поверхности Sn проводников с заданным значением потенциала; G(rp, ^ ) - функция Грина краевой задачи.
Эквивалентная емкость неоднородности рассчитывается по соотношению [10]:
1 Nx My
Ci = X X((nm - CT0nmh 9i n=1 m=1
(7)
где ф, - потенциал /'-ой полоски; ^, My - количество участков, на которые поделены полоски вдоль и поперек, соответственно; Snm - площадь пт-ого участка; опт - поверхностный заряд в центре пт-ого участка; а0пт - поверхностный заряд в центре пт-ого участка, равноудаленного от концов полоски.
Матрица рассеяния участка одиночной линии, в которую включена емкость неоднородностей, в общем виде имеет вид:
S =
-1
2
1 + 2 • jXc / R 2 + R / jXc
2
1
2+R / jXc 1 + 2 • jXc / R
(8)
где Хс=—1/(2 ■%■/■ Су); Сн - емкость топологических нео-днородностей, рассчитанных при моделировании всей топологии МПЛ [10]; Я - сопротивление одиночной линии в квазидинамическом приближении [9].
Далее проводится рекомпозиция БЭ [7], вследствие чего получаем значение выходной функции фильтра в квазидинамическом приближении с учетом влияния топологических неоднородностей. На рис. 3 представлены результаты моделирования шпилечного фильтра с учетом и без учета влияния топологических неоднороднос-тей, а также результаты, полученные с помощью ИР88.
'521,
% ГГц
Рис. 3. Выходная характеристика шпилечного однозвенного ФНЧ:
1 - результат моделирования в ШЖ; 2 - расчет с учетом влияния топологических неоднородностей; 3 - расчет без учета влияния топологических неоднородностей
Из рис. 3 следует, что точность предложенной методики достаточно высока. Это означает, что применение методики расчета схем на многосвязанных МПЛ в квазидинамическом приближении с учетом влияния топологических неоднородностей даст возможность более точно синтезировать допусковые отклонения на параметры МПЛ.
ИССЛЕДОВАНИЕ ДОПУСКОВЫХ ОТКЛОНЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
Для синтеза допусковых отклонений на геометрические параметры МПЛ используются интервальные модели, которые учитывают зависимость выходной характеристики фильтра от параметров конструкции, взаимную компенсацию отклонений и имеют достаточную точность [11].
Для создания упрощенных линейных интервальных моделей используется метод касательных, который дает возможность получать точные значения выходной характеристики на границах допусков входных параметров. Однако метод накладывает дополнительные ограничения на функцию. Функция должна быть гладкой и не иметь точек, в которых частные производные равны нулю. В противном случае можно использовать внутреннюю интерполяцию, которая описывается выражением [11]:
yr = arо + X а ri x i + X duall a ri xi i=1 i=1 ^ ari >0 ari <0
(9)
где i - число параметров; ari=[ari H; ari B - коммутационные интервальные коэффициенты; xi - интервал изменения входного параметра при расчете допусков от номинального до граничного значения; dual - оператор преобразования обратных арифметических операций над интервалами в прямые; ari - передаточные коэффициенты упрощенной функции.
Исследование допусковых отклонений выполнено на примере микрополоскового шпилечного ФНЧ, рис. 1, реализованного на подложке RT/Duroid 6010.2 толщиной h = 0,635 мм с относительной диэлектрической проницаемостью s r = 10,2, представленного в работе [6].
Применение метода декомпозиции и квазидинамического приближения для расчета выходной характеристики шпилечного ФНЧ дает возможность синтезировать допусковые ограничения на все конструктивные параметры фильтра, включая подводящие линии.
Для определения коэффициентов интервальной модели и допустимых отклонений параметров конструкции фильтра, допустимое отклонение выходной функции было принятым 5a =±11 %. Частота среза анализируемого фильтра fc = 2 ГГц [6].
Отклонения параметров фильтра, полученных при моделировании выходных характеристик без учета и с учетом топологических неоднородностей, представлены в табл. 1 и табл. 2, соответственно.
Анализ значений интервальных коэффициентов (a_ri H ar. B) показывает, что практически все параметры кри-
Таблица 1. Отклонения параметров фильтра без учета значений емкостей топологических неоднородностей
Параметр Знач. пар-ров, мм Ог1_И йг1_Б Р таН, мкм таВ, мкм
Ш1с, Ш2с 1,31 2926 1145 0,267 6,7405 17,224
g 0,2 -10928 -10788 1 6,7405 6,8283
Ьс 4,5 2591 2633 0,241 6,8506 6,7405
0,3 -3383 -10852 0,993 21,620 6,7405
Б 2,22 343,43 337,03 0,031 6,7405 6,8684
Ьс 4,85 2760 2753 0,252 6,7405 6,7574
0,3 1815 1811 0,166 6,7405 6,7588
0,56 2514 2513 0,208 6,7405 6,7439
8Г 10,2 ед. 1,2496 1,2654 - 0,025 ед. 0,024 ед.
И 0,635 -3106 -2986 - 10,074 10,478
Таблица 2. Отклонения параметров фильтра с учетом значений емкостей топологических неоднородностей
Параметр Знач. пар-ров, мм Р таН, мкм таВ, мкм
Ш1с, Ш2с 1,31 2841 1108 0,268 6,5934 16,9020
g 0,2 -10598 -10461 1 6,5934 6,679
Ьс 4,5 2513 2556 0,241 6,7057 6,5934
Ши Ш28 0,3 -3411 -10586 0,998 20,4634 6,5934
Б 2,22 338,23 331,95 0,032 6,5934 6,7181
Ьс 4,85 2701 2696 0,254 6,5934 6,6051
0,3 1778 1773 0,167 6,5934 6,6109
0,56 2476 2475 0,214 6,5934 6,59611
8г 10,2 ед. 1,1968 1,2126 - 0,024 ед. 0,024 ед.
И 0,635 -2948 -2833 - 10,121 10,531
Отклонения параметров фильтра с учетом взаимного влияния допусков, полученных при моделировании выходных характеристик без учета и с учетом топологических неоднородностей, представлены в табл. 3, табл. 4, соответственно.
Из анализа табл. 3 и табл. 4 следует, что, как и в табл. 1 и табл. 2, учет влияния топологических неоднородностей при расчете затухания шпилечного фильтра, рис. 1, были получены более строгие значения допусковых отклонений на геометрические параметры фильтра; при этом отклонение выходной функции составило +9,89 % и - 8,2 %, а без учета влияния топологических неоднородностей эти отклонения составили +11,76 % и -8,55 %, соответственно. Из этого следует, что, как и в случае синтеза взаимонезависимых допусковых отклонений, при вычислении взаимозависимых допусков отклонение выходной функции вышло за пределы допустимого отклонения 5а, в случае когда затухание фильтра рассчитывалось без учета топологических неоднородностей; и оказалось в пределах допустимого отклонения 5а, в случае когда затухание фильтра рассчитывалось с учетом топологических неоднородностей.
Качество изготовления устройств на МПЛ зависит от разрешающей способности технологического процесса. Поэтому возникает необходимоть проведения анализа допусковых отклонений на геометрические параметры МПЛ с целью выяснения возможности изготовления СВЧ-устройства с обеспечением заданных параметров.
тичны к допускам, поэтому для расчета значений отклонений параметров (тан и та в), табл. 1 и табл. 2, были использованы весовые коэффициенты Р, что позволило расширить поле допуска [12].
Из анализа табл. 1 и табл. 2 следует, что учет влияния топологических неоднородностей при расчете затухания шпилечного фильтра, рис. 1 приводит к более строгим значениям допусковых отклонений на геометрические параметры фильтра; при этом отклонение выходной функции составило +10,93 % и -8,56 %, а без учета влияния топологических неоднородностей эти отклонения составили +11,21 % и -9,32 %, соответственно. Как видно из результатов, отклонение выходной функции вышло за пределы допустимого отклонения 5а, в случае когда затухание фильтра рассчитывалось без учета топологических неоднородностей; и оказалось в пределах допустимого отклонения , в случае когда затухание фильтра рассчитывалось с учетом топологических неоднородностей.
Ширина допусковых отклонений может быть расширена, если учесть взаимное влияние допусков, что связано с особенностью микроэлектронной технологии, при которой все участки изготавливаются в едином технологическом цикле. Тогда интервальная модель может быть сформирована для меньшего числа параметров. Будем считать, что параметры всех участков фильтра изменяются на одинаковую величину:
Д = 5а /N, (10)
где N - число анализируемых параметров фильтра.
Таблица 4. Отклонения параметров фильтра с учетом взаимного влияния допусков и значений емкостей топологических
неоднородностей
Таблица 3. Отклонения параметров фильтра с учетом взаимного влияния допусков без учета значений емкостей топологических неоднородностей
Параметр Знач. пар-ров, мм QriH O-riJB Р гаН, мкм гаВ, мкм
W1c, W2c 1,31 8289 9437 0,857 7,56611 6,6457
Lc 4,5 1228 1239 0,112 6,7068 6,6457
W1s, W2s 0,3 -3608 -11005 1 20,2688 6,6457
Ws 0,3 1816 1810 0,165 6,6457 6,6691
W1f, W2f 0,56 2514 2513 0,228 6,6457 6,6500
Sr 10,2 ед. 1,248 1,268 - 0,032 ед. 0,032 ед.
h 0,635 -3124 -2969 - 13,0194 13,7021
Параметр Знач. пар-ров, мм QriH O-riJB Р гаН, мкм гаВ, мкм
W1c, W2c 1,31 7837 8598 0,817 7,1223 6,4915
Lc 4,5 1139 1150 0,109 6,5551 6,4915
W1s, W2s 0,3 -3632 -10523 1 18,8061 6,4915
Ws 0,3 1744 1738 0,165 6,4915 6,5135
W1f, W2f 0,56 2448 2447 0,232 6,4915 6,4943
Sr 10,2 ед. 1,1513 1,1716 - 0,032 ед. 0,032 ед.
h 0,635 - 2420 - 2284 - 15,4361 16,3532
Основными технологическими этапами изготовления микрополосковых устройств СВЧ являются создание фотошаблона, литография и травление [13]. Для отечественного производства характерно [3]:
- создание эмульсионных пленочных фотошаблонов с точностью 30 мкм;
- проекционная фотолитография с разрешающей способностью 2,5 мкм;
- величина подтрава H = t • cos(450 ) мкм, где t - толщина металлизации.
В этом случае интервальная модель может быть сформирована для меньшего числа параметров, а отклонение для них формируется следующим образом:
д = дфш +дт ;
7 7 л (11)
Д = Д фш + Д фл,
где Д, Д - граничные значения отклонений параметров
нижнее и верхнее, соответственно; Д фш , Д фш - граничные отклонения параметров, обусловленные точностью создания фотошаблона; Д фл - граничные отклонения параметров, обусловленные разрешающей способностью процесса фотолитографии; Дт - граничные отклонения параметров, обусловленные величиной подтрава.
А отклонения параметров диэлектрической подложки RT/Duroid 6010.2 регламентируются компанией-производителем Rogers Corporation. Согласно [14] величина диэлектрической проницаемости подложки RT/Duroid 6010.2 равна sr = 10,2 ± 0,25, толщина подложки h = (0,635 ± 0,0254) мм.
Отклонения параметров топологии фильтра представлены в табл. 5.
Таблица 5. Отклонения параметров фильтра, вызванные технологическими ограничениями
Параметр Величина парамотров Отклонение параметров
х, мм гаН, мкм гаВ, мкм
W1c,W2c 1,31 20,998 5,502
Lc 4,5 20,925 5,490
W1s,W2s 0,3 21 5,499
Ws 0,3 21 5,499
W1f,W2f 0,56 21 5,499
Sr 10,2 ед. 0,25 ед. 0,25 ед.
h 0,635 25,4 25,4
Пользуясь данными табл. 5, было рассчитано затухание анализируемого фильтра и выявлено, что при учете влияния топологических неоднородностей отклонение выходной функции составило +8 % и -25 %; а без учета влияния топологических неоднородностей - +16 % и -21 %. Из этого следует, что применение методики моделирования МПЛ с учетом влияния топологических нео-днородностей позволяет более точно оценить возможность изготовления микрополоскового устройства СВЧ с применением конкретной технологии.
ВЫВОДЫ
Применение метода декомпозиции и казидинамичес-кого приближения при моделировании микрополоско-вого шпилечного ФНЧ с учетом топологических нео-днородностей (ТН) приводит к увеличению точности расчетов выходных характеристик устройства, а также
дает возможность учитывать влияние всех элементов топологии микрополосковых линий. Это, в свою очередь, увеличивает точность назначения допусков. Сравнение расчетных значений уровня затухания на частоте среза с результатами электромагнитного анализа в HFSS показало, что расчет затухания с учетом влияния топологических неоднородностей на 7 % точнее, чем расчет без учета влияния ТН; при этом были получены более строгие значения допусковых отклонений на геометрические параметры фильтра.
При исследовании взаимонезависимых и взаимозависимых допусков было выявлено, что при расчете затухания шпилечного фильтра, рис. 1, без учета влияния топологических неоднородностей формируется неадекватная модель синтеза допусков, поскольку, в этом случае, значение отклонения выходной функции превысило значение допустимого отклонения 8 a. Учет влияния топологических неоднородностей при расчете затухания анализируемого устройства позволил сформировать модель синтеза допусков, при которой отклонение выходной функции не превысило значение 8a.
Из этого следует, что использование методики расчета выходных функций МПЛ с учетом влияния топологических неоднородностей дает возможность более точно синтезировать допусковые ограничения и оценить степень отклонения выходной функции.
Анализ микроэлектронной технологии позволил выявить основные технологические этапы изготовления микрополосковых устройств СВЧ и выявить их ограничения. Вследствие этого была сформирована интервальная модель с учетом взаимного влияния допусков. Также, как и в первом случае, более строгие допусковые ограничения на параметры фильтра были получены при анализе выходной функции фильтра, рассчитанной с учетом влияния топологических неоднородностей. К тому же анализ взаимозависимых допусков показал, что применение методики расчета выходной функции фильтра с учетом влияния топологических неоднород-ностей позволяет не только синтезировать более строгие допусковые ограничения, но и оценить возможность изготовления анализируемого устройства на конкретном предприятии.
Направление дальнейших исследований связано с определением допусковых ограничений на параметры МПЛ СВЧ устройств с учетом взаимного влияния допусков элементов конструкции.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Воробьев, Е. А. Расчет производственных допусков устройств СВЧ / Е. А. Воробьев. - Л. : Судостроение, 1980. -148 с.
2. ANSYS HFSS [Електронний ресурс]. - Електр. дан. -Режим доступу: www.ansys.com/Products. - Заголовок з екрану.
3. Климачев, И. И. СВЧ ГИС. Основы технологии и конструирования / И. И. Климачев, В. А. Иовдальский. - М. : Техносфера, 2006. - 306 с.
4. Ковалева, И. С. Конструирование и расчет полосковых устройств / И. С Ковалева. - М. : Сов. радио, 1974. - 295 с.
4. Крищук, В. Оптимiзацiя допусмв мжросмужкових фiльтрiв / В. Крищук, О. Фарафонов, Г. Шило, М. Гапо-ненко // Комп 'ютерш системи проектування. Теорiя i практика. - 2003. - № 470. - С. 173-178.
5. Lung-Hwa, Hsieh Compact elliptic-function Low-Pass Filters using microstrip stepped-impedance hairpin resonators / Lung-Hwa Hsieh, Kai Chang // IEEE Trans. MTT-2003. -No. 1. - P.193-199.
6. Силаев, М. А. Приложение матриц и графов к анализу СВЧ устройств / М. А. Силаев, С. Ф. Брянцев. - М. : Сов. радио, 1970. - 320 с.
7. Карпуков, Л. М. Квазидинамическое моделирование многопроводных связанных микрополосковых линий / Л. М. Карпуков, Р. Д. Пулов, В. О. Рыбин // Радюелектронжа, шформатика, управлшня. - 2006. - № 2. - С. 28-32.
8. Карпуков, Л. М. Аналтчний розрахунок дисперсй у ба-гатопровщних мжросмужкових лтях на основi квазщи-намiчного наближення / Л. М. Карпуков, С. Н. Романен-ко, Р. Д. Пулов // Радюелектронжа та телекомунжацй. -2002.- № 440. - С. 212-218.
9. Мщенко, М. В. Моделювання багатопровщних зв'язаних мжросмужкових лшш у квазiдинамiчному наближенш з урахуванням неоднорщностей топологи / М. В. Мщенко, О. Ю. Фарафонов, Ю. О. Сщилщин, В. М. Крищук, С. М. Романенко // Радюелектронжа, шформатика, управлшня. - 2013. - № 1. - С. 46-50.
10. Шило, Г. М. Формування штервальних моделей для об-числення допусюв / Г. М. Шило // Радюелектронжа, шформатика, управлшня. - 2002. - № 1. - С. 90-95.
11. Крищук, В. Н. Исследование допусковых ограничений в конструкциях микрополосковых фильтров с учетом вида аппроксимации АЧХ / В. Н. Крищук, Л. М. Карпуков, М. В. Заскоцкая, А. Ю. Фарафонов // Радюелектронжа, шформатика, управлшня. - 2006. - № 2. - С. 20-26.
12. Черняев, В. Н. Технология производства интегральных микросхем и микропроцессоров / В. Н. Черняев. - М. : Радио и связь, 1987. - 464 с.
13. Rogers Corporetion [Електронний ресурс]. - Електр. дан. -Режим доступу: www.rogerscorp.com. - Заголовок з екрану.
Стаття надшшла до редакци 22.08.2013.
Мщенко М. В.1, Фарафонов О. Ю.2, Коваленко Д. А.3, Сщилщин Ю. О.4
'Ассистент, Запорiзький нацюнальний техшчний ушверситет, Украша, Е-шаП: marina.mischenko@gmail.com 2Канд. тех. наук, доцент, Запорiзький нацюнальний техшчний ушверситет, Украша 3Канд. тех. наук, ст. викладач, Запорiзький нацюнальный техшчний ушверситет, Украша 4Ст. викладач, Мел^опольський шститут екологй та сощальних технологш, Украша
МЕТОД СИНТЕЗУ ДОПУСКОВИХ В1ДХИЛЕНЬ НА ГЕОМЕТРИЧН1 ПАРАМЕТРИ МЖРОСМУЖКОВИХ ПРИСТРО1В
В представленш робой розроблено метод синтезу допускових вщхилень на геометричш параметри мжросмужкових при-стро'в. Цей метод включае в себе методику розрахунку схеми мжросмужкових лшш, яка основана на використанш квазщина-
мiчних наближень та квазютатичного ан^зу неоднорiдностей топологи; синтезу допускових вщхилень, що використовуе штер-вальнi моделi; оптимiзацiю допускових шляхом введення вагових коефщенив; а також ан^з допускiв, обумовлених технолоп-чними обмеженнями. Наведено приклад використання методу, що розроблено.
Ключовi слова: допусковi вщхилення, топологiчнi неоднорiдностi, квазiдинамiчне наближення, фшьтр.
Mishchenko M. V.1, Farafonov A. Y.2, Kovalenko D. A.3, Sitsilitsin Y. A.4
Assistant of professor, Zaporizhian National Technical University, Ukraine
^Philosophy Doctor, associate professor, Zaporizhian National Technical University, Ukraine
3Philosophy Doctor, associate professor, Zaporizhian National Technical University, Ukraine
4Assistant of professor, Melitopol Institute of Ecology and Social Technologies, Ukraine
SYNTHESIS METHOD OF TOLERANCE DEVIATIONS TO THE GEOMETRICAL PARAMETER OF THE MICROSTRIP DEVICES
Abstract - in this study, the synthesis method of tolerance deviations on the geometrical parameters of microstrip devices was developed. The synthesis and the research of tolerance limits of the geometric parameters single-link hairpin microstrip low-pass filter was provided. Method of calculation of the filter circuit is based on a quasi-dynamic and quasi-static approximation analysis of topology discontinuities. Interval models are used for the synthesis of tolerances. Optimization of geometric tolerances of the filter parameters is performed with weights coefficients.
Main technological stages of microstrip microwave devices manufacturing and their resolutions are presented in this research. Deviations of dielectric substrate parameters are limited by producer.
Computations showed that taking into account topology discontinuities allows to increase accuracy of microstrip filter frequency responses calculation and also more accurate estimate deviations of frequency responses from nominal values.
Analysis of tolerances which are caused by restriction of technologies showed that applying of computation method of frequency responses of filter taking into account topology inhomogeneity allows to estimate possibility of producing of analyzed device on base enterprise.
Keywords: tolerance deviations , topology discontinuities , quasi-dynamic approximation, filter.
REFERENCES
Vorob'yov E. A. Raschet proizvodstvenny'x dopuskov SVCh. Leningrad, Sudostroenie, 1980, 148 p. 9.
ANSYS HFSS [Elektronnij resurs], Elektr. dan., Rezhim dostupu, www.ansys.com/Products, Zagolovok z ekranu. Kimachov I. I., Iovdal'skij V. A. SVCh GIS. Osnovy' texnologii i konstruirovaniya. Moscow, Texnosfera, 2006, 306 p. Kovaleva I. S. Konstruirovanie i raschet poloskovy'x ustrojstv. Moscow, Sov.radio, 1974, 295 p. 10
Kryshchuk V., Farafonov O., Shylo G., Gaponenko M. Optymizatsiia dopuskiv mikrosmuzhkovykh filtriv, Kompiuterni systemyproektuvannia. Teoriia ipraktyka, 2003, 11 No. 470, pp. 173-178.
Silaev M. A., Bryanczev S. F. Prilozhenie matric i grafov k analizu CBCh ustrojstv. Moscow, Sov.radio, 1970, 320 p. Karpukov L. M., Pulov R. D., Ry'bin V. O. Kvazidinamicheskoe modelirovanie mnogoprovodnyx 12. svyazannyx mikropoloskovyx linij, Radio Electronics, Computer Science, Control, 2006. No. 2. pp. 28-32. Karpukov L. M., Romanenko S. N., Pulov R. D. Analitychnyi 13 rozrokhunok dyspersii u bagatoprovidnykx mikrosmuzhkovykh liniiakh na osnovi kvazidynamichnogo
nablyzhennia, Radioelektronika ta telemukachii, 2002, No. 440, pp. 212-218.
Mishchenko M. V., Farafonov O. Yu., Sitsilitsin Yu. O., Kryshchuk B. M., Romanenko S. M. Modeluvannia bagatoprovidnykh zviazanykx mikrosmuzhkovykx linij u kvazidinamichnomu nablyzhenni z urakhuvanniam neodnoridnostey topologii, Radio Electronics, Computer Science, Control, 2013, No. 1, pp. 46-50. Sylo G. M. Formuvannia intervalnykh modelej dlia obchislennia dopuskiv, Radio Electronics, Computer Science, Control, 2002, No. 1, pp. 90-95.
Kryshchuk V. N., Karpukov L.M., Zaskoczkaia M.V., Farafonov A.Yu. Issledovanie dopuskovyx ogranichenij v konstrukcy'yax mikropoloskovyx filtrov s uchetom vida approksimacii AchX, Radio Electronics, Computer Science, Control, 2006, No. 2, pp. 20-26.
Cherniaev V. N. Texnologiia proizvodstva integralnix mikroschem i mikroproczessorov. Moscow, Radio i sviaz', 1987, 464 p.
Rogers Corporetion [Elektronnij resurs], Elektr. dan., Rezhim dostupu, www.rogerscorp.com, Zagolovok z ekranu.
1
3
4
5
6
7
8
