Низкотемпературные исследования микрополосковых резонаторов и фильтров на их основе Текст научной статьи по специальности «Физика»

при 420 К. При 750 К на кривой намагниченности наблюдается излом. Зависимость с(Т) при охлаждении, существенным образом изменяется и приобретает вид, характерный для медленно охлажденных образцов [1]. Полевые зависимости намагниченности, наблюдаемые для всех образцов, являются характерными для ферромагнетиков. Это последнее можно связать как с ферромагнетизмом образцов, так и с недоработками технологических режимов.

Результаты рентгенофазового анализа подтверждают результаты мессбауэровских измерений [2] фазового состава исследуемых образцов. Исходя из полученных данных, в принципе можно говорить о непрерывном ряде твердых растворов. Соответственно, это позволяет связать наблюдаемые в образцах изменения в физических свойствах со степенью заполнения d-состояний. Так, например, из результатов магнитных измерений следует, что возрастание х в Fe1-xCrx S приводит к повышению температуры переходов, наблюдаемых в FeS при 420 К. Интересно отметить, что замещение железа кобальтом приводит к понижению температур переходов в FeS [3].

Библиографические ссылки

1. Соколович В. В. // Вестник СибГАУ. 2009. № 3(10). С. 38-41.

2. Соколович В. В., Баюков О. А. // ФТТ. 2007. 49, 10, 1831.

3. СоШп G., Gardette M. F., Comes R. // J. Phys. Chem. Solids.1987. Vol. 48, № 9. P. 791-802.

References

1. Sokolovich V. V. // Vestnik SibGAU. 2006. № 3, p. 38.

2. Sokolovich V. V., Bayukov O. A. // FTT. 2007. 49, 10, 1831.

3. ШИп G., Gardette M.F., Comes R. // J. Phys. Chem. Solids. 1987. Vol. 48, no 9, p. 791-802.

© Соколович В. В., Великанов Д. А., Молокеев М. С., 2013

УДК 537.86

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МИКРОПОЛОСКОВЫХ РЕЗОНАТОРОВ И ФИЛЬТРОВ НА ИХ ОСНОВЕ

А. В. Угрюмов1, А. А. Лексиков2, А. О. Афонин1

1 Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. E-mail: [email protected]

2Институт физики имени Л. В. Киренского СО РАН Россия, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50. E-mail: [email protected]

Исследовано влияние криогенных температур на свойства микрополосковых резонаторов (МПР) и фильтров (МПФ). Установлено, что такое понижение температуры приводит к значительному увеличению собственной добротности МПР и значительному уменьшению потерь в полосе пропускания МПФ, а также к заметному изменению резонансных частот устройств. Многократное термоциклирование не приводит к механическому разрушению микрополосковых структур и не изменяет их свойств.

Ключевые слова: микрополосковый резонатор (МПР), микрополосковый фильтр (МПФ), добротность, коэффициент прохождения, резонансная частота.

LOW-TEMPERATURE RESEARCH OF MICROSTRIP RESONATORS AND FILTERS ON THEIR BASE

A. V. Ugryumov1, A. A. Leksikov2, A. O. Afonin1

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: [email protected] 2Kirenskiy Institute of Physics Siberian Branch of the Russian Academy of Science 50, Academgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russia. E-mail: [email protected]

The effect of cryogenic temperatures on the properties of microstrip resonators (MSR) and filter (MSF) is studied. It is found that decrease in temperature leads to a considerable increase in MSR quality factor and significant lowering the loss in MSF passband, as well as a marked change in the resonant frequency of devices. Repeated thermal cycling does not lead to mechanical destruction of the microstrip structures and not alter their properties.

Keywords: microstrip resonator (MSR), microstrip filter (MSF), quality factor, transmission coefficient, resonance frequency.

Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокосмической области

Микрополосковые фильтры (МПФ) - одни из наиболее важных и широко распространённых элементов, применяемых при реализации различных СВЧ схем и приборов. МПФ широко применяются в авиации и космических аппаратах как элементы радиоприемных и радиопередающих устройств. Их важнейшим достоинством являются миниатюрные размеры и малый вес, простота изготовления и настройки [1].

Важным свойством фильтров является их избирательность (селективность). Для повышения селективности увеличивают число резонаторов в фильтре, однако при этом существенно возрастают потери в полосе пропускания вследствие сравнительно невысокой собственной добротности МПР [2]. Для уменьшения потерь используют МПР на основе ВТСП пленок [3], но они дороги, а фильтры на их основе очень сложны в настройке. Основным фактором, ограничивающим добротность МПР, является проводимость используемых в них металлов. Известно, что проводимость меди при понижении температуры до температуры жидкого азота повышается почти на порядок. И это открывает единственную, пожалуй, возможность повышения собственной добротности МПР с полосковыми проводниками из меди. Отметитим, что при этом еще существенно понизятся тепловые шумы

фильтра, что является важным фактором при использовании его во входных цепях приемной системы.

Целью работы является разработка и изготовление микрополосковых структур на подложке из RT/duroid5880 (МПР-1, МПР-2 и МПФ-1) и поликора (МПР-3, МПР-4 и МПФ-2), исследование их свойств (собственной добротности Q0, коэффициента прохождения к и резонансной частоты f0) при комнатной температуре и температуре жидкого азота, а также их «живучесть» при многократном термоциклировании.

Моделирование устройств осуществлялось в программном продукте AWR DESIGN ENVIRONMENT 2009 (AWRDE 2009), а измерение их АЧХ проводилось с использованием векторного анализатора цепей немецкой фирмы ROHDE&SCHWARZ, при этом МПР включались в измерительный тракт «на проход» со слабой связью. В качестве иллюстрации на рис. 1 и 2 представлены измеренные АЧХ МПР-1 и МПФ-1 при комнатной температуре и температуре жидкого азота.

Остальные устройства вели себя подобным образом, отличие состояло в том, что у структур на подложке из поликора собственная резонансная частота увеличивалась при понижении температуры. В табл. 1 и 2 приведены свойства устройств при комнатной температуре и температуре жидкого азота.

4520 4540 4560

Частота, МГц

Рис. 1. Экспериментально полученные АЧХ МПР-1 (1 = 4553 МГц) при комнатной температуре (толстая линия) и температуре жидкого азота (тонкая линия)

10,5 10,6 Частота, ГГц

Рис. 2. Экспериментально измеренные АЧХ МПФ-1 (/0 = 10.52 ГГц) при комнатной температуре (толстая линия) и температуре жидкого азота (тонкая линия)

4480

4580

4600

10,4

10,7

10,8

10,9

Таблица 1

Собственные добротности и резонансные частоты всех МПР при комнатной температуре и температуре жидкого азота

МПР-1 МПР-2 МПР-3 МПР-4

У0 при комнатной температуре, МГц 4 553 9 129 4 552 9 176

при температуре жидкого азота, МГц 4 509 9 053 4 604 9 301

Q0 при комнатной температуре 350,54 425,27 362,54 430,25

Qo при температуре жидкого азота 771,46 941,09 860,55 638,53

Таблица 2

Коэффициенты прохождения и резонансные частоты всех МПФ при комнатной температуре и температуре жидкого азота

МПФ-1 МПФ-2

^ при комнатной температуре, ГГц 10,59 3,42

^ при температуре жидкого азота, ГГц 10,52 3,46

k коэффициент прохождения при комнатной температуре, дБ -6,09 -7,29

k коэффициент прохождения при температуре жидкого азота, дБ -3,81 -4,78

Анализ результатов, полученных экспериментально и численным моделированием, показал, что, как и следовало ожидать, охлаждение устройств до криогенных температур приводит к существенному увеличению собственной добротности МПР и уменьшению потерь в полосе пропускания МПФ. Это связано как с уменьшением джоулевых потерь в полосковых проводниках, так и с уменьшением tg5 подложки. Также происходит некоторое изменение собственной частоты микрополосковых устройств из-за изменения диэлектрической проницаемости материала подложки. Многократное термоциклирование не привело к разрушению и изменению свойств устройств.

Библиографические ссылки

1. Беляев Б. А. и др. Исследование микрополоско-вых резонаторов и устройств СВЧ на их основе. Ч. 1 // Препринт № 415Ф ИФ СО АН СССР, Красноярск, 1987. 55 с.

2. Тюрнев В. В. Теория цепей СВЧ : учеб. пособие. Красноярск : ИПЦ КГТУ, 2003. 194 с.

3. Вендик И. Б. и др. Полосно-пропускающие микрополосковые фильтры на пленках высокотемпературного сверхпроводника // ПЖТФ. СПб. : Наука, 1998. Т. 24. № 24. С. 50-54.

References

1. Beljaev B. A. i dr.Issledovanie mikropoloskovyh rezonatorov i ustrojstv SVCh na ih osnove. Chast' 1 // Preprint № 415F IF SO AN SSSR. Krasnojarsk, 1987. 55 s.

2. Tjurnev V. V. Teorija cepej SVCh : ucheb. poso-bie. Krasnojarsk : IPC KGTU, 2003. 194 s.

3. Vendik I. B. i dr. Polosno-propuskajushhie mikro-poloskovye fil'try na plenkah vysokotemperaturnogo sverhprovodnika // PZhTF. SPb. : Nauka, 1998. T. 24. № 24. S. 50-54.

© Угрюмов А. В., Лексиков А. А., Афонин А. О., 2013

УДК 539.21(06)

ПОЛУЧЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ МОДИФИЦИРОВАННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ СВЕРХВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИЭТИЛЕНА

Л. Ю. Федоров, И. В. Карпов, А. В. Ушаков, А. А. Лепешев

Сибирский федеральный университет Россия, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79. E-mail: [email protected]

Рассматривается материал, полученный при модифицировании сверхвысокомолекулярного полиэтилена нанодисперсными керамическими наполнителями в плазмохимическом реакторе низкого давления. Описаны предпосылки его применения в узлах КА.

Ключевые слова: плазмохимическое модифицирование, керамические нанонаполнители, СВМПЭ.

MANUFACTURING AND APPLYING THE UHMWPE MODIFIED OF NANOPARTICLES

L. U. Fedorov, I. V. Karpov, A. V. Ushakov, A. A. Lepeshev

Siberian Federal University 79, Svobodny Prospect, Krasnoyarsk, 660041, Russia. E-mail: [email protected]