| Предисловие | 3
|
| Список используемых сокращений | 7
|
| Список используемых обозначений | 9
|
| Введение | 14
|
| Часть I. Устройства СВЧ | 34
|
| Глава 1. Линии передачи СВЧ | 34
|
| 1.1. Основные параметры линий передачи | 36
|
| 1.1.1. Понятие собственных волн линий передачи | 36
|
| 1.1.2. Основные характеристики собственных волн линии | 38
|
| 1 1 3 Вычисление волновых сопротивлений линий передачи 43
|
| 1. 2. Длинные линии | 47
|
| 1. 2.1. Дифференциальные уравнения длинной линии | 47
|
| 1 2 2 Основные параметры длинной линии | 49
|
| 1.3 . Прямоугольные и круглые волноводы | 51
|
| 1.3 .1. Структуры электромагнитных полей собственных волн прямоугольного волновода | 51
|
| 1 3 2 Структуры электромагнитных полей собственных волн круглого волновода | 55
|
| 1 3 3 Основная волна прямоугольного волновода | 59
|
| 1.3 .4 . Затухание волн в круглых и прямоугольных волноводах | 61
|
| 1 3 5 Предельная мощность в прямоугольном и круглом волноводах | 67
|
| 1 3 6 Определение размеров поперечных сечений прямоугольного и круглого волноводов | 70
|
| 1.3 .7. Волноводы сложной формы поперечного сечения | 71
|
| 1.3 .8. Эллиптические волноводы | 73
|
| 1. 4 . Коаксиальные волноводы | 76
|
| 1 5 Проволочные линии передачи | 80
|
| 1 6 Полосковые линии передачи | 81
|
| 1 6 1 Собственные волны полосковых линий | 82
|
| 1.6 .2. Симметричная полосковая линия (СПЛ) | 85
|
| 1.6.3. Микрополосковая линия (МПЛ) | 87
|
| 1.6 .4* . Симметричная щелевая линия (СЩЛ) | 89
|
| 1.6 .5* . Компланарные линии | 92
|
| 1.6 .6* . Четные и нечетные собственные волны связанных полосковых линий | 96
|
| 1 6 7* Связанные микрополосковые линии (СМПЛ) | 99
|
| 1.6 .8* . Волноводно-щелевые линии передачи (ВЩЛ) | 101
|
| 1.7. Линии передачи на поверхностных волнах | 104
|
| 1.7.1. Однопроводная и диэлектрическая линии передачи | 104
|
| 1.7.2. Замедляющие структуры | 112
|
| Глава 2. Теория отрезков регулярных линий передачи в приближении эквивалентной длинной линии | 115
|
| 2.1. Эквивалентность бесконечно протяженных линий передачи с Т-, Н- и Е-волнами длинной линии | 115
|
| 2. 2. Физическая и математическая модели отрезка регулярной линии передачи СВЧ (модель отрезка эквивалентной длинной линии) | 118
|
| 2 2 1 Нормированные напряжения для бегущих волн | 119
|
| 2. 2.2. Коэффициент отражения | 121
|
| 2 2 3 Полные нормированные напряжения и токи в линии передачи | 122
|
| 2 2 4 Нормированные сопротивление и проводимость эквивалентной длинной линии | 124
|
| 2 2 5 Ненормированные напряжение и ток в линиях передачи с Т-волнами | 124
|
| 2 3 Частично стоячие волны в эквивалентной длинной линии и коэффициент стоячей волны | 126
|
| 2. 4. Режимы работы эквивалентной длинной линии передачи без потерь | 128
|
| 2. 4.1. Короткозамкнутая линия передачи | 130
|
| 2. 4 .2. Разомкнутая линия передачи | 131
|
| 2. 4.3. Линия без потерь, нагруженная на нормированное реактивное сопротивление | 132
|
| 2. 4.4 . Входное нормированное сопротивление линии, нагруженной на активное сопротивление | 133
|
| 2. 4.5. Входное нормированное сопротивление линии, нагруженной на произвольное комплексное сопротивление | 136
|
| 2.4.6. Зависимость входного нормированного сопротивления регулярной линии передачи от коэффициента отражения | 136
|
| 2. 4.7. Основные результаты теории эквивалентной длинной линии | 137
|
| 2. 4.8. Эквивалентная схема отрезка регулярной линии передачи | 138
|
| 2.5 . Коэффициент полезного действия эквивалентной длинной линии передачи с потерями | 139
|
| Глава 3. Согласующе-трансформирующие цепи СВЧ-устройств | 141
|
| 3 .1. Общие вопросы согласования | 141
|
| 3 .1.1. Физическая и математическая модели согласования | 141
|
| 3 .1.2. Уменьшение максимально допустимой величины мощности, передаваемой в нагрузку | 144
|
| 3 .1.3. Методы согласования | 145
|
| 3 . 2. Узкополосное согласование тракта СВЧ | 146
|
| 3 . 2.1. Четвертьволновый трансформатор | 147
|
| 3 . 2.2. Последовательный шлейф | 150
|
| 3.2.3. Параллельный шлейф | 151
|
| 3 . 2.4 . Два и три последовательных или параллельных шлейфа | 152
|
| 3.3*. Широкополосное согласование тракта СВЧ | 155
|
| 3 3 1 Постановка задачи широкополосного согласования | 155
|
| 3 3 2 Задача аппроксимации | 156
|
| 3.3.3. Трансформация конечного импеданса | 157
|
| 3 .3 .4 . Идеальная наклонная амплитудно-частотная характеристика | 158
|
| 3.3.5. Аппроксимация АЧХ с постоянным логарифмическим наклоном при целом v | 159
|
| 3 3 6 Теоретические ограничения полосы согласования | 159
|
| Глава 4. Элементы и узлы волноводных СВЧ-трактов и интегральных схем СВЧ | 161
|
| 4 1 Изоляторы для коаксиального тракта | 161
|
| 4 2 Соединители волноводных трактов СВЧ | 162
|
| 4 . 2.1. Соединения прямоугольных и круглых волноводов | 164
|
| 4 . 2.2. Соединения коаксиальных волноводов | 168
|
| 4 .3 . Изгибы, повороты и скрутки линий передачи | 170
|
| 4 . 4 . Короткозамыкающие поршни в волноводных трактах | 173
|
| 4 5 Переходы | 175
|
| 4.5 .1. Переходы для широкополосного согласования | 175
|
| 4 .5 .2. Переходы с одного типа линии передачи на другой | 176
|
| 4 6 Нагрузки 185 4 7 Реактивные элементы волноводных линий передачи | 189
|
| 4 .8. Управляющие и ферритовые устройства СВЧ | 193
|
| 4.8.1. Классификация управляющих устройств СВЧ | 193
|
| 4.8.2. Механические коммутаторы, фазовращатели и аттенюаторы 195
|
| 4.9* . Антенные переключатели на газовых разрядниках | 199
|
| 4 10 Элементы интегральных схем СВЧ | 201
|
| 4.10 .1. Переходы и короткозамыкатели для интегральных СВЧ-модулей | 202
|
| 4.10 . 2. Емкости, индуктивности и резисторы в СВЧ-микросхемах | 209
|
| 4.10 .3 . Резонаторы на микрополосковых и щелевых линиях, диэлектрических структурах | 218
|
| 4 .10 . 4 . Неоднородности в интегральных схемах СВЧ | 225
|
| Глава 5. Теория линейных устройств СВЧ | 228
|
| 5 1 Основные определения | 228
|
| 5 1 1 Многополюсник | 228
|
| 5.1.2. Характеристические матрицы многополюсников | 229
|
| 5 1 3 Матрица рассеяния | 231
|
| 5.1.4. Матрицы нормированных сопротивлений и проводимостей | 232
|
| 5 .1.5. Связь между нормированными и ненормированными матрицами сопротивлений и проводимостей | 232
|
| 5.2*. Основные теоремы цепей СВЧ | 234
|
| 5 2 1 Теорема Умова-Пойнтинга 234
|
| 5 2 2 Лемма Лоренца для многополюсников | 236
|
| 5 2 3 Теорема Фостера для недиссипативных многополюсников | 237
|
| 5 3 Соотношения между характеристическими матрицами многополюсника | 242
|
| 5 .3 .1. Связь между матрицами [Z], [Y], [S] | 242
|
| 5 .3 .2. Зависимость матриц многополюсника от нумерации входов | 243
|
| 5 3 3 Сдвиг плоскостей отсчета фаз на входах многополюсника | 244
|
| 5 4 Основные свойства матрицы рассеяния | 244
|
| 5 . 4.1. Физический смысл элементов матрицы рассеяния | 246
|
| 5 . 4.2. Симметричность матрицы рассеяния для взаимных устройств | 249
|
| 5 . 4.3. Унитарность матрицы рассеяния недиссипативных многополюсников | 250
|
| 5 . 4.4 . Коммутируемость матрицы рассеяния [S] с матрицей симметрии [G] для симметричных многополюсников | 251
|
| 5 . 4.5. Преимущества матрицы рассеяния | 252
|
| 5 5* Собственные значения и собственные векторы характеристической матрицы рассеяния | 252
|
| 5 5 1 Собственные значения матрицы рассеяния | 252
|
| 5 5 2 Собственные векторы матрицы рассеяния | 254
|
| 5 5 3 Диагонализация матрицы рассеяния | 255
|
| 5 5 4 Матрица рассеяния четырехполюсника | 256
|
| 5 5 5 Собственные значения и собственные векторы характеристических матриц [Z] и [Y] | 259
|
| 5 6 Анализ четырехполюсников каскадной структуры с помощью матриц передачи | 260
|
| 5 7 Метод симметричных восьмиполюсников (метод синфазного и противофазного возбуждений) | 263
|
| 5 8 Пример использования матрицы рассеяния | 263
|
| 5 8 1 Двойной волноводный тройник | 263
|
| 5 8 2 Свойства двойного волноводного тройника | 264
|
| 5 9 Определение числа параметров, необходимых для описания многополюсника СВЧ | 266
|
| 5 9 1 Элементы характеристических матриц | 266
|
| 5 .9.2. Примеры | 267
|
| Глава 6. Двухполюсные (оконечные) устройства | 271
|
| 6 1 Основные свойства | 271
|
| 6 2 Закорачивающие поршни в волноводах | 273
|
| 6 2 1 Подвижные контактные поршни | 274
|
| 6 2 2 Подвижные бесконтактные поршни | 274
|
| 6 3 Согласованные нагрузки | 279
|
| 6 4* Индикаторы СВЧ мощности | 280
|
| 6 . 4 .1. Кристаллические детекторы | 281
|
| 6 . 4 .2. Болометры и термисторы | 284
|
| Глава 7. Четырехполюсные устройства СВЧ | 286
|
| 7.1..Основные.свойства | 286
|
| 7.1.1..Характеристические.матрицы | 286
|
| 7.1.2. Нагруженный четырехполюсник | 286
|
| 7.1.3. Четырехполюсник без потерь | 287
|
| 7.1.4. Взаимный четырехполюсник | 288
|
| 7.1.5. Взаимный четырехполюсник без потерь | 289
|
| 7.1.6. Линия передачи как четырехполюсник | 289
|
| 7.1.7. Четырехполюсник как трансформатор нормированных.сопротивлений | 290
|
| 7.1.8. Эквивалентность четырехполюсников | 293
|
| 7.2..Симметричные.четырехполюсники | 294
|
| 7.2.1. Симметричный четырехполюсник при симметричных нормированных напряжениях в плечах | 296
|
| 7.2.2..Симметричный.четырехполюсник.при. антисимметричных.нормированных.токах.в.плечах | 297
|
| 7.3..Неоднородности.в.волноводах | 298
|
| 7.3.1. Индуктивная диафрагма | 298
|
| 7.3.2..Нормированные.параметры.некоторых.диафрагм | 302
|
| 7.3.3..Соединения.двух.волноводов | 304
|
| 7.4..Волноводные.переходы | 310
|
| 7.4.1..Изменение.сечения.волновода | 310
|
| 7.4.2..Преобразователи.типов.волн | 310
|
| 7.5..Согласующие.устройства | 312
|
| 7.6..Аттенюаторы | 314
|
| 7.6.1. Аттенюаторы предельного типа | 315
|
| 7 6 2 Аттенюаторы поглощающего типа | 316
|
| 7.7..Взаимные.фазовращатели | 321
|
| 7.7.1. Фазовращатели на основе изменения длины линии и изменения длины волны в линии | 321
|
| 7 7 2* Фазовращатели поляризационного типа | 322
|
| Глава 8. Объемные резонаторы СВЧ | 323
|
| 8.1. Объемные резонаторы с одним элементом связи | 325
|
| 8 1 1 Основные характеристики резонатора | 326
|
| 8 1 2 Эквивалентные схемы объемного резонатора с одним элементом связи | 328
|
| 8 1 3 Резонаторные контуры на отрезке линии передачи с распределенными постоянными параметрами | 336
|
| 8 1 4 Полый резонатор в виде отрезка прямоугольного волновода | 338
|
| 8 1 5* Экспериментальное определение параметров эквивалентных схем резонатора | 339
|
| 8 1 6* Экспериментальное определение добротностей резонатора | 341
|
| 8 2* Проходной резонатор с двумя элементами связи | 346
|
| 8 2 1 Эквивалентные схемы и добротности | 346
|
| 8 2 2 Коэффициент передачи проходного резонатора | 350
|
| 8 2 3 Полный резонатор с реактивностями, разделенными отрезком линии передачи | 354
|
| 8 3* Каскадное включение двух проходных резонаторов | 356
|
| 8 3 1 Эквивалентные схемы | 356
|
| 8 3 2 Полуволновое включение резонаторов | 356
|
| 8 3 3 Четвертьволновое включение резонаторов | 359
|
| Глава 9. Фильтры СВЧ | 363
|
| 9 1 Основные определения | 363
|
| 9 2 Нормированные фильтры-прототипы нижних частот | 366
|
| 9. 2.1. Фильтр Баттерворта и Чебышевский фильтр | 367
|
| 9 2 2 Определение числа элементов в схеме фильтра-прототипа | 370
|
| 9 2 3 Фильтр-прототип с характеристикой Баттерворта | 371
|
| 9 2 4 Фильтр-прототип с характеристикой Чебышева | 372
|
| 9 3 Фильтры нижних частот | 374
|
| 9 3 1 Переход от схемы фильтра-прототипа к эквивалентной схеме проектируемого фильтра | 374
|
| 9 3 2 Конструктивная реализация ФНЧ | 375
|
| 9 4 Фильтры верхних частот | 379
|
| 9. 4.1. Переход от схемы фильтра-прототипа к эквивалентной схеме проектируемого фильтра | 379
|
| 9.4.2. Конструктивная реализация ФВЧ | 380
|
| 9.5 . Полосно-пропускающие фильтры | 381
|
| 9.5 .1. Переход от схемы фильтра-прототипа к эквивалентной схеме проектируемого фильтра | 381
|
| 9 5 2 Конструктивные реализации ППФ | 385
|
| 9.6 . Полосно-заграждающие фильтры | 393
|
| 9.6 .1. Переход от схемы фильтра-прототипа к эквивалентной схеме проектируемого фильтра | 393
|
| 9.6 .2. Конструктивные реализации ПЗФ | 395
|
| Глава 10. Устройства с тремя плечами (тройники) | 400
|
| 10 .1* . Общие свойства взаимных шестиполюсников без потерь | 400
|
| 10.1.1. Эквивалентные цепи | 400
|
| 10.1. 2. Матрица рассеяния тройника | 403
|
| 10.1.3 . Главная плоскость взаимного шестиполюсника | 407
|
| 10.1.4. Сопряженная плоскость взаимного шестиполюсника | 408
|
| 10.1.5. Основные свойства взаимных тройников | 410
|
| 10 . 2. Т- и Y-образные соединения | 411
|
| 10.2.1. Т-образные соединения | 411
|
| 10.2.2. Y-образные соединения | 417
|
| 10.3*. Невзаимные шестиполюсники без потерь. Циркуляторы | 420
|
| 10.3.1. Некоторые свойства невзаимных шестиполюсников без потерь | 420
|
| 10.3.2. Циркулятор со смещением поля | 422
|
| 10 3 3 Циркулятор с использованием эффекта Фарадея | 424
|
| 10.4*. Применения тройниковых соединений | 425
|
| 10.4 .1. Волномер с поглощающим объемным резонатором | 425
|
| 10.4.2. Избирательный разветвитель (уплотнитель каналов) | 426
|
| 10.4.3. Применение циркуляторов | 427
|
| Глава 11. Устройства с четырьмя плечами. Направленные ответвители | 430
|
| 11 1 Основные определения Идеальный направленный ответвитель | 430
|
| 11 1 1 Матрица рассеяния идеального направленного ответвителя типа 1 | 431
|
| 11 1 2 Матрица рассеяния гибридного ответвителя | 433
|
| 11 1 3* Идеальный направленный ответвитель как согласованный по всем входам восьмиполюсник без потерь | 434
|
| 11 1 4 Основные характеристики реальных направленных ответвителей | 435
|
| 11 1 5 Типичный пример применения направленного ответвителя | 436
|
| 11 2 Типы направленных ответвителей | 437
|
| 11 2 1 Направленные ответвители с одним элементом связи | 437
|
| 11 2 2 Направленные ответвители с двумя элементами связи | 439
|
| 11 2 3* Распределенная дискретная связь | 441
|
| 11 2 4* Направленные ответвители с распределенной дискретной связью | 449
|
| 11 3 Направленные ответвители с непрерывной связью | 451
|
| 11 3 1 Направленные ответвители на связанных полосковых линиях передачи | 452
|
| 11 3 2* Полосковые направленные ответвители с сильной связью | 457
|
| 11 4 Кольцевые направленные ответвители | 461
|
| 11.4.1. Шлейфный ответвитель и гибридное кольцо | 461
|
| 11.4 . 2. Метод декомпозиции кольцевых ответвителей | 463
|
| 11 5* Некоторые применения направленных ответвителей | 465
|
| 11.5.1. Рефлектометры | 465
|
| 11.5.2. Применение гибридных ответвителей | 466
|
| 11.5.3. Ответвитель с переменной связью | 469
|
| 11.5.4. Резонатор бегущей волны | 470
|
| 11.6* . Делители и сумматоры мощности на основе направленных ответвителей | 472
|
| 11.6.1. Определения. Типы делителей и сумматоров мощности | 472
|
| 11.6.2. Кольцевые делители мощности | 475
|
| Глава 12*. Восьмиполюсные мостовые соединения | 479
|
| 12.1. Гибридный и магический двойные Т-образные мосты | 479
|
| 12.1.1. Гибридный двойной Т-образный мост | 479
|
| 12 1 2 Магический Т-образный мост | 482
|
| 12.1.3..Свойства.магического .двойного .Т-образного .. моста.с.согласованными.нагрузками | 484
|
| 12.1.4..Свойства.магического .двойного .Т-образного .. моста.с.произвольными.нагрузками | 486
|
| 12.1.5..Матрицы.нормированных.сопротивлений.и. проводимостей | 488
|
| 12.2..Гибридные.мосты.кольцевой.и.прямоугольной. конфигураций | 490
|
| 12.2.1. Кольцевой гибридный мост | 490
|
| 12 2 2 Гибридный мост прямоугольной конфигурации | 494
|
| 12.3 . Волноводно-щелевые мосты в Н- и Е-плоскостях | 495
|
| 12 3 1 Волноводно-щелевой мост в Н-плоскости | 495
|
| 12 3 2 Волноводно-щелевой мост в Е-плоскости | 499
|
| 12 4 Применение мостовых соединений | 499
|
| 12 4 1 Измерение коэффициента отражения с помощью моста сопротивлений | 499
|
| 12 4 2 Фазовращатель и согласующее устройство | 502
|
| 12 4 3 Антенный переключатель | 505
|
| 12 4 4 Четырехплечий циркулятор | 506
|
| 12 4 5 Фазовый детектор | 507
|
| 12 4 6 Балансный смеситель | 509
|
| 12 4 7 Частотный дискриминатор | 510
|
| 12 4 8 Балансный модулятор | 513
|
| 12 4 9 Переменный аттенюатор | 514
|
| Глава 13*. Устройства СВЧ на полупроводниковых диодах | 516
|
| 13 1 Устройства с диодами переменной емкости | 517
|
| 13 1 1 Полупроводниковые диоды | 519
|
| 13 1 2 Плавный фазовращатель на варакторе | 521
|
| 13 . 2. Регулирующие устройства с полупроводниковыми диодами | 521
|
| 13.2.1. Коммутационные диоды СВЧ | 521
|
| 13.2. 2. Параметры p-i-n-диодов | 522
|
| 13.2.3 . Трансформация сопротивлений коммутационных диодов | 527
|
| 13.2. 4. Управление амплитудой сигнала | 529
|
| 13.2.5 . Выключатели СВЧ на коммутационных диодах | 529
|
| 13.2.6 . Переключатели (коммутаторы) СВЧ | 531
|
| 13.2.7. Дискретные фазовращатели | 537
|
| 13.2.8. Аттенюаторы на p-i-n-диодах | 546
|
| 13.2.9. Ограничители мощности СВЧ | 549
|
| Глава 14. Ферритовые устройства СВЧ | 551
|
| 14.1. Основные свойства ферритов | 551
|
| 14.1.1*. Основные электромагнитные параметры нормализованных марок ферритов для диапазонов СВЧ и КВЧ | 553
|
| 14 .1. 2. Статические магнитные параметры ферритов | 554
|
| 14 .1.3 . Диэлектрические свойства ферритов | 556
|
| 14 .1. 4. Динамические магнитные параметры и характеристики ферритов | 556
|
| 14.2. Классификация ферритовых устройств | 561
|
| 14.3 . Невзаимные ферритовые устройства | 564
|
| 14 .3 .1. Устройства на основе эффекта Фарадея | 564
|
| 14 .3 . 2. Устройства с поперечно-подмагниченными ферритами | 566
|
| 14.3.3*. Фазовые циркуляторы | 570
|
| 14.4. Управляемые фазовращатели и перестраиваемые фильтры | 573
|
| 14.4.1. Ферритовые фазовращатели | 573
|
| 14.4.2*. Перестраиваемые ферритовые фильтры | 575
|
| 14.4.3*. Циркулятор с сосредоточенными параметрами | 578
|
| Список литературы | 580
|
Неганов Вячеслав Александрович 
Клюев Дмитрий Сергеевич 
Табаков Дмитрий Петрович 
