Электродинамический анализ структурной функциональности распределения поля для создания новых компактных СВЧ устройств и антенн тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.03, доктор физико-математических наук Тихов, Юрий Игоревич

• Тихов, Юрий Игоревич
• доктор физико-математических наук
• 2010

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Тихов, Юрий Игоревич

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Волноводные неоднородности и электродинамическая рекомпозиция структур на их основе

1.1. Сдвиги, стыки и разветвления прямоугольных волноводов

1.2. Стыки волноводов со слоистым диэлектрическим заполнением

1.3. Продольные ленточные металлические диафрагмы

1.4. Выводы

2. Волноводные трансформаторы и переходы

2.1. Ступенчатые трансформаторы на прямоугольных волноводах

2.2. Ступенчатый переход с одномодового на многомодовый прямоугольный волновод

2.3. Прямоугольные волноводные гермовводы

2.4. Переход с прямоугольного волновода на микрополосковую линию

2.5. Волноводный фазовращатель с диэлектрической вставкой

2.6. Переход с гребневого волновода на коаксиальную линию

2.7. Выводы

3. Волноводные полосно-пропуекающие фильтры и диплексеры

3.1. Фильтры и диплексеры на сдвигах прямоугольных волноводов

3.2. Фильтры и диплексеры на трехмодовых волноводных резонаторах

3.3. Квазипланарные Е-плоскостные фильтры и диплексеры

3.4. Выводы

4. Компактные планарные антенны для систем с малым радиусом действия

4.1. Компактные планарные излучатели с новой конфигурацией концевой реактивности

4.2. Компактные планарные излучатели с новой конфигурацией распределенной реактивной нагрузки

4.3. Выводы

5. Интегральные планарные транспондеры для компактных меток радиочастотной идентификации

5.1. Принцип действия пассивных систем радиочастотной идентификации и актуальные проблемы их реализации

5.2. Структуры компактных антенн для транспондеров радиочастотной идентификации с комплексно сопряженным согласованием импеданса

5.3. Входной импеданс чипа транспондера для ректенны с flip-chip монтажом

5.4. Измерение входного импеданса чипа транспондера

5.5. Влияние типа антенны на работоспособность ректенны

5.6. Измерение компактных антенн для транспондеров радиочастотной идентификации

5.7. Выводы

Заключение

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Электродинамический анализ структурной функциональности распределения поля для создания новых компактных СВЧ устройств и антенн»

Введение

Актуальность темы. Изучение СВЧ электродинамики волноведущих структур и излучателей с целью создания трактов радиосигналов и антенн для вооружений, военной и специальной техники, систем двойного назначения и гражданских применений является одним из важнейших приоритетов в современной радиофизике. Актуальность таких исследований во многом обусловлена тем, что тактико-технические характеристики создаваемых систем диктуют жесточайшие, зачастую трудно совместимые требования к СВЧ устройствам и антеннам [1,2].

Требуется стабильность амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик в существенно расширенных полосах рабочих частот компактных устройств и антенн [3,4]. Осваиваются новые частотные диапазоны, причем не только в сторону увеличения частот до КВЧ диапазона миллиметровых длин волн [5-8], но и в низкочастотной области спектра СВЧ [9,10], в части применения объемных высокодобротных волноводных устройств - вплоть до Ь-диапазона в условиях необходимости обеспечения их малых габаритов и веса для построения систем мобильной связи следующего поколения. Развивающиеся технологии пассивных систем радиочастотной идентификации ИРГО и сенсорных сетей обуславливают целый ряд конструктивных и схемотехнических ограничений для создаваемых транспондеров, которые также требуют новых технических решений [11,12]. Особую весомость в последние годы приобретают стоимостные требования, причем эта проблема принимает критический характер не только в области гражданских применений, но и при создании военной и специальной техники, где прежде технические характеристики превалировали [13,14].

Традиционные технические решения часто не обеспечивают удовлетворения отмеченных выше возрастающих требований. Поэтому большое внимание стало уделяться поиску эффективных подходов к

созданию новых типов устройств и антенн. Данная работа и посвящена реализации единого феноменологического подхода к созданию целого ряда новых компактных антенн и устройств СВЧ. Феноменология подхода здесь понимается как своеобразный «посредник» между строгой теорией и экспериментом (в том числе численным, по адекватной модели). При этом создание новаторских СВЧ волноведущих устройств и антенн обусловлено пониманием и точным расчетом требуемой структурной функциональности распределения электромагнитного поля для обеспечения заданных характеристик.

Исходя из этого, исследование в рамках единого феноменологического подхода волновых явлений для обеспечения структурной функциональности распределения поля в широком классе создаваемых волноведущих и излучающих структур является актуальным. Соответственно, актуальным представляется также построение моделей электродинамического уровня строгости, как инструмента для точного расчета распределения поля в исследуемых волноведущих структурах.

Цель и задачи диссертационной работы. Главной целью диссертации является развитие целостного феноменологического подхода к созданию компактных СВЧ устройств и антенн на основе анализа структурной функциональности распределения поля, включающее исследование особенностей электродинамики в новых волноведущих и излучающих структурах.

Для достижения поставленной цели потребовалось выработать модельный инструментарий исследования и собственно создать целый ряд СВЧ устройств и антенн, удовлетворяющих актуальным жестким требованиям, что мотивировало постановку и решение следующих задач:

построение универсальных электродинамических моделей, позволяющих исследовать и разрабатывать широкий круг разнообразных пассивных СВЧ устройств, представимых в виде рекомпозиции волноводных

неоднородностей типа сдвигов, стыков и разветвления прямоугольных волноводов заполненных диэлектриком, стыков волноводов со слоистым диэлектрическим заполнением, продольных ленточных металлических диафрагм;

- создание и исследование таких волноводных устройств, как трансформаторов и переходов между различными типами линий передачи, а также волноводных гермовводов и фазовращателей, в т.ч. принципиально новых;

- создание и исследование различных волноводных полосно-пропускающих фильтров и диплексеров: на сдвигах волноводов, на трехмодовых волноводных резонаторах, выполненных по INWATE технологии, а также квазипланарных, в т.ч. на запредельных волноводных резонаторах;

- предложение новой концепции и реализация компактных планарных антенн с оригинальной конфигурацией концевой реактивности и с распределенной реактивной нагрузкой;

реализация компактных интегральных транспондеров с полупроводниковым электронным чипом, непосредственно включенным в предложенные излучатели антенн;

- исследование таких эмерджентных аспектов создания транспондеров, как непосредственное комплексно сопряженное согласование излучателя с существенно комплексным импедансом электронного чипа и адекватная характеризация чипа и антенны, анализируемых нераздельно от транспондера, с учетом электромагнитного влияния особенностей монтажа ректенн методом flip-chip (перевернутый кристалл).

Научная новизна диссертационной работы. Новизна определяется тем, что главные результаты, положенные в основу диссертации получены нами впервые и состоит в следующем:

1. В отличие от доминирующего в настоящее время традиционного подхода к созданию СВЧ устройств и антенн, основанного на применении уже известного набора структурных фрагментов и их комбинаций (описываемых преимущественно эквивалентными схемами), главная идея нашего феноменологического подхода заключается в том, что концепция волноведущих устройств и антенн должна быть непосредственно «подсказана» требуемым и точно рассчитанным электродинамическим распределением поля для выполнения тех или иных функций, что и приводит к формированию новой геометрии как структурных фрагментов, так и их конструктивных композиций - устройств и антенн.

2. Разработаны универсальные и в то же время эффективные электродинамические модели широкого класса волноводных неоднородностей типа сдвигов, стыков, разветвлений прямоугольных волноводов, стыков волноводов со слоистым диэлектрическим заполнением, продольных ленточных металлических диафрагм. Высокая эффективность и точность предложенных моделей достигнуты, прежде всего, благодаря применению метода Галеркина с базисными функциями, учитывающими априорную информацию о характере поведения электромагнитного поля вблизи металлических либо диэлектрических структурных ребер. Так, для задач формулируемых в пространственной области, в качестве базисных выбраны взвешенные полиномы Гегенбауэра, а для задач решаемых в спектральной области — функции Бесселя. Кроме того, для задач в спектральной области эффективность метода также повышена внедрением оригинального численно-аналитического способа вычисления характерных интегралов метода с использованием теории вычетов, что позволило исключить необходимость прямого численного интегрирования.

3. На основе строгого электродинамического моделирования исследованы такие направляющие волноводные устройства, как ступенчатые трансформаторы на прямоугольных волноводах, в т.ч. немонотонные, ступенчатый переход с одномодового на многомодовый прямоугольный

волновод, прямоугольные волноводные гермовводы, переход с прямоугольного волновода на микрополосковую линию, волноводный фазовращатель с диэлектрической вставкой, переход с гребневого волновода на коаксиальную линию.

4. На основе строгого электродинамического моделирования проведено исследование и сравнительный анализ таких частотно-селективных устройств, как фильтров и диплексеров выполненных по БЧ\УАТЕ технологии, в т.ч. на Е- и Н-плоскостных сдвигах волноводов и трехмодовых резонаторах, а также квазипланарных Е-плоскостных фильтров и диплексеров с цельнометаллическими и диэлектрическими вставками, в т.ч. на индуктивных полосках в волноводах с распространяющейся основной модой и на емкостных продольных диафрагмах в запредельных волноводах.

5. Предложены и реализованы два новых типа планарных излучателей: с оригинальной конфигурацией концевой реактивности и с распределенной реактивной нагрузкой. Принцип действия обоих типов излучателей позволяет строить их как в щелевом исполнении, так и в дуальном ему вибраторном (дипольном) виде комплиментарных полосковых излучающих конфигураций. Предложенная структура излучателей позволяет возбуждать их различными способами, например копланарным либо микрополосковым фидером, а также путем непосредственного включения полупроводникового электронного чипа в излучатель.

6. Предложены и реализованы новые интегральные планарные транспондеры для компактных меток систем пассивной радиочастотной идентификации и сенсорных сетей. На основе анализа особенностей создания и функционирования пассивных систем радиочастотной идентификации УВЧ и СВЧ диапазонов выделена новая проблема обеспечения эмерджентных свойств при интеграции полупроводникового чипа в антенну с формированием ректенны (антенны-выпрямителя) для построения пассивных транспондеров.

7. В конечном счете, новизна работы доказана созданием на основе предложенного единого подхода обширного ряда запатентованных в России, США, ЕС, Японии и Южной Корее новаторских компактных СВЧ устройств и антенн с актуальными рекордными характеристиками.

Совокупность новых научных результатов, приведенных в диссертации, можно квалифицировать, как решение крупной научной проблемы радиофизики — развитие целостного феноменологического подхода к созданию компактных СВЧ устройств и антенн на основе анализа структурной функциональности распределения поля, включающее исследование особенностей электродинамики в новых волноведущих и излучающих структурах.

Научная и практическая значимость диссертационной работы.

Научная значимость заключается в концептуальном развитии и реализации феноменологического подхода к созданию компактных СВЧ устройств и антенн на основе анализа структурной функциональности распределения поля. Большую теоретическую и практическую ценность представляет также создание моделей электродинамического уровня строгости и соответствующих программных комплексов, как инструмента для точного расчета распределения поля в исследуемых волноведущих структурах.

Несомненную практическую ценность представляет внедрение созданных на основе предложенного подхода новаторских устройств и антенн с актуальными рекордными характеристиками в реальные системы различного назначения. Важно отметить не только применения в военной и специальной технике, разрабатываемой и производимой в Федеральном научно-производственном центре ФГУП «РНИИРС» (Ростов-на-Дону) и компании LG Innotek Co., Ltd. (Южная Корея), но и успешное массовое производство в составе продукции гражданского назначения компанией

Samsung Electronics Co., Ltd. (Южная Корея). Внедрение результатов подтверждено соответствующими документами.

Достоверность результатов диссертации.

Достоверность теоретических результатов обеспечена: строгостью электродинамических моделей, корректностью упрощающих допущений, внутренней сходимостью решений, соответствием результатов расчета эксперименту.

Достоверность экспериментальных результатов обеспечена: применением прецизионного технологического оборудования для изготовления, использованием новейших высококлассных измерительных приборов, обоснованными методиками измерения, воспроизводимостью полученных результатов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Электродинамические методы решения двумерных и трехмерных векторных дифракционных задач для получения отличающихся универсальностью и эффективностью дескрипторов волноводных неоднородностей типа сдвигов, стыков и разветвления прямоугольных волноводов заполненных диэлектриком, стыков волноводов со слоистым диэлектрическим заполнением, продольных ленточных металлических диафрагм. Дескрипторы неоднородностей рассматриваются принципиально многомодовыми, поскольку находятся с целью дальнейшей рекомпозиции в модели для широкого круга разнообразных пассивных СВЧ устройств. Каждый дескриптор позволяют находить исчерпывающий «отклик» на падение любой из собственных мод регулярных участков волноводов.

2. Совокупность новых физических результатов, полученных при электродинамическом исследовании ступенчатых немонотонных трансформаторов на прямоугольных волноводах, в т.ч. перехода с одномодового на многомодовый прямоугольный волновод; прямоугольных

волноводных гермовводов; переходов с прямоугольного волновода на микрополосковую линию; волноводных фазовращателей с диэлектрической вставкой; перехода с гребневого волновода на коаксиальную линию.

3. Совокупность новых физических результатов, полученных при электродинамическом исследовании и сравнении фильтров и диплексеров выполненных по INWATE технологии, заполненных новыми типами керамических материалов с высокими значениями диэлектрической проницаемости (s ~ 82) и малыми потерями (tan 8~ 0,0007), в т.ч. на Е- и Н-плоскостных сдвигах волноводов и трехмодовых резонаторах; а также квазипланарных E-плоскостных фильтров и диплексеров с цельнометаллическими и диэлектрическими вставками, в т.ч. на индуктивных полосках в волноводах с распространяющейся основной модой и на емкостных продольных диафрагмах в запредельных волноводах.

4. Принцип действия новых типов планарных излучателей: с оригинальной конфигурацией концевой реактивности и с распределенной реактивной нагрузкой, позволяющий строить их как в щелевом исполнении, так и в дуальном ему вибраторном (дипольном) виде комплиментарных полосковых излучающих конфигураций. Новый способ построения компактных и малых планарных излучателей отличается конфигурированием концевой реактивности или распределенной реактивной нагрузки таким образом, что изменение структуры поля в ближней зоне поддерживает резонансные свойства излучателя, а уникальное распределение токов по всей структуре излучателя формируется так, что эффективная площадь увеличивается. При этом оригинальное распределение токов по излучателю осуществляется таким путем, что нежелательный вклад в излученное поле дальней зоны автоматически погашается, а вклад сонаправленных токов успешно утилизируется.

5. Совокупность новых физических результатов, полученных при исследовании интегральных планарных транспондеров для компактных меток систем пассивной радиочастотной идентификации - устройств с

полупроводниковым электронным чипом, непосредственно включенным в излучатель антенны. На основе анализа особенностей создания и функционирования пассивных систем радиочастотной идентификации УВЧ и СВЧ диапазонов выделена новая проблема обеспечения эмерджентных свойств при интеграции полупроводникового чипа в антенну с формированием ректенны (антенны-выпрямителя) для реализации пассивных транспондеров.

6. Ряд новых запатентованных и реализованных компактных СВЧ устройств и антенн, созданных по предложенному в диссертации единому подходу.

Личный вклад автора. Результаты, составляющие основу диссертации, получены автором лично. В опубликованных работах по теме диссертации с отечественными соавторами автору диссертации принадлежат постановка задач, разработка электродинамических моделей и соответствующих компьютерных программ, проведение численных исследований, анализ и интерпретация полученных теоретических и экспериментальных результатов. Роль зарубежных соавторов заключается в технологическом обеспечении реализации предложенных автором устройств и антенн, а также в технической помощи при организации экспериментов.

Апробация результатов работы. Основные результаты исследований, приведенных в диссертации, представлены и обсуждались на ведущих международных отечественных и зарубежных конференциях и симпозиумах:

- IEEE International Symposium on Antennas and Propagation, AP-S2008, San Diego, California, USA, July 5-11, 2008 (приглашенный доклад)

- 37th European Microwave Conference 2007, EuMW2007, Munich, Germany, October 8-12, 2007

- 10th European Conference on Wireless Technology 2007, ECWT2007, Munich, Germany, October 8-12, 2007

- 36th European Microwave Conference 2006, EuMW2006, Manchester, UK, September 10-15, 2006

- IEEE International Symposium on Antennas and Propagation, AP-S2006, Albuquerque, New Mexico, USA, July 9-14, 2006 (приглашенный доклад)

- 35th European Microwave Conference 2005, EuMW2005, Paris, France, October 3-7, 2005

- International Symposium on Antennas and Propagation, ISAP2005, Seoul, Korea, August 3-5, 2005 (приглашенный доклад)

- IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and USNC/URSI National Radio Science Meeting, AP-S2005, Washington DC, USA, July 3-8, 2005

- Millimeter-Wave International Symposium - Topical Symposium on Millimeter Waves, MINT-MIS2005 / TSMMW2005, Seoul, Korea, February 2425, 2005

- Asia-Pacific Microwave Conference, APMC2004, New Delhi, India, December 15-18, 2004

- Asia-Pacific Microwave Conference, APMC2003, Seoul, Korea, November 4-7, 2003 (приглашенный доклад)

- 33th European Microwave Conference 2003, EuMW2003, Munich, Germany, October 7-9, 2003

- 32th European Microwave Conference 2002, EuMW2002, Milan, Italy, September 23-27, 2002

- 9th International Symposium on Antenna Technology and Applied Electromagnetics, ANTEM2002, Montreal, Canada, July 30 - August 2, 2002

- IEEE Radio and Wireless Conference, RAWCON2001, Boston, USA, August 19-22, 2001

- Asia - Pacific Radio Science Conference, AP-RASC'01, Tokyo, Japan, August 1-4, 2001

- Asia-Pacific Microwave Conference, APMC2000, Sydney, Australia, December 3-6, 2000

- International Symposium on Antennas and Propagation, ISAP2000, Fukuoka, Japan, August 21-25, 2000 (приглашенный доклад)

- XXVIII Moscow International Conference on Antenna Theory and Technology, September 22-24, 1998, Moscow, Russia

- URSI International Symposium on EM Theory, Thessaloniki, Greece, May 25-28, 1998

- KEES, Korea Electromagnetic Engineering Society Conference, Chanweon, Korea, June, 1997

- Conference on Microwave Technology and Wave Propagation, Seoul, Korea, May, 1997

- TBSR Symposium on Applied Electromagnetism, Metsovo, Greece, April 17-20, 1996

- URSI International Symposium on EM Theory, St.Petersburg, Russia, May 23-26, 1995

- Всесоюзный научный семинар "Математическое моделирование и применение явлений дифракции", МГУ, Москва, 1990

- 10-й Всесоюзный семинар по методам решения внутренних краевых задач электродинамики, Вильнюс, Литва, 1988

Основные публикации. Содержание диссертации опубликовано в 81 печатной работе, включая 30 работ в изданиях, рекомендованных ВАК для опубликования научных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук. По теме диссертации опубликовано 30 патентов в России, США, ЕС, Японии и Южной Корее.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, заключения и списка литературы. Работа содержит 262 страницы, включая 136 иллюстрации, 13 таблиц и 200 наименований списка литературы.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены ее цель и задачи, показана новизна, значимость и достоверность полученных результатов, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, а также представлено краткое описание содержания работы и ее структуры.

Первый раздел диссертации посвящен построению универсальных электродинамических моделей, позволяющих исследовать и проектировать широкий круг разнообразных пассивных СВЧ устройств, представимых в виде рекомпозиции волноводных неоднородностей типа сдвигов, стыков и разветвления прямоугольных волноводов, заполненных диэлектриком, стыков волноводов со слоистым диэлектрическим заполнением, продольных ленточных металлических диафрагм.

Моделирование осуществлено на основе декомпозиционного подхода. При этом дескрипторы волноводных неоднородностей получены путем решения двумерных и трехмерных векторных дифракционных задач. Дескрипторы неоднородностей рассматриваются принципиально многомодовыми, т.е. позволяют находить «отклик» на падение любой из собственных мод регулярных участков волноводов. В сущности, такими дескрипторами являются обобщенные многомодовые матрицы рассеяния, получаемые в результате решения дифракционных задач, формулируемых по принципу: «каждая из собственных мод возбуждает каждую».

Универсальность и эффективность построенных моделей позволили использовать их для создания разнообразных СВЧ устройств с рекордными характеристиками, в т.ч. принципиально новых, некоторые примеры которых приведены во втором и третьем разделах диссертации.

Второй раздел посвящен проектированию и исследованию таких волноводных устройств как трансформаторы и переходы между различными типами линий передачи, а также волноводные гермовводы и фазовращатели.

Использованы адекватные электродинамические модели, позволяющие точно рассчитывать распределение поля в исследуемых устройствах.

В разделе описан также ряд принципиально новых трансформаторов и переходов. Ключевым фактором при создании новых устройств и явился точный расчет распределения поля по моделям электродинамического уровня строгости. По сути, функциональность распределения поля и позволяет эффективно формировать функциональную структуру устройств, для достижения наилучших характеристик. Иными словами, оригинальная конструкция предложенных устройств органично подсказана структурой электромагнитного поля, которую требовалось сформировать для обеспечения заданных жестких электрических и габаритных требований к этим устройствам.

Третий раздел посвящен исследованию и проектированию различных полосно-пропускающих фильтров и диплексеров. На основе электродинамических моделей рассчитывались фильтры и диплексеры на сдвигах волноводов; на трехмодовых волноводных резонаторах; квазипланарных, в т.ч. на запредельных волноводных резонаторах.

В разделе описаны также два новых типа диплексеров - запредельные и трехмодовые, оригинальные конструкции которых не имеют настроечных элементов, что стало возможным лишь благодаря точному моделированию в сочетании с использованием современных прецизионных методов изготовления.

Ключевым фактором при создании описанных в разделе новых частотно-селективных устройств с рекордными характеристиками вновь явился точный расчет распределения поля по моделям электродинамического уровня строгости. Попытки проектирования предложенных новых частотно-селективных устройств путем прямого применения обычных коммерческих симуляторов типа Ашой НРБЗ не приводят к успеху ввиду медленной сходимости метода конечных элементов для таких сложных

функциональных распределений электромагнитного поля. Успешное проектирование новых устройств стало возможным лишь благодаря высочайшей эффективности специально разработанных моделей, позволяющих проводить прямую оптимизацию, а по сути — синтез устройств.

В четвертом разделе наш подход к проектированию на основе расчета функционального распределения поля расширен на антенные устройства. Раздел посвящен проектированию компактных планарных антенн для таких систем с малым радиусом действия, как радиочастотная идентификация и сенсорные сети. В разделе описаны новые компактные антенны на основе предложенных планарных излучателей с оригинальной конфигурацией концевой реактивности и с распределенной реактивной нагрузкой.

Строгое электродинамическое моделирование создаваемых антенн на основе предложенных излучателей осуществлено с помощью коммерческого трехмерного симулятора Ansoft HFSS на основе метода конечных элементов. Прецизионные макетирование и точные измерения с использованием безэховой системы StarAct Satimo Multi-Probe гарантируют достоверность полученных результатов.

Ключом к успешному созданию описанных в разделе компактных и малых планарных антенн явилось рациональное структурирование функционального распределения полей и токов по излучателю с тем, чтобы увеличить его эффективную площадь при сохранении резонансных свойств. Что, в конечном счете, и обеспечило достижение рекордных характеристик.

В пятом разделе наш концептуальный подход расширен на построение компактных интегральных транспондеров - устройств с полупроводниковым электронным чипом, непосредственно включенным в излучатель антенны.

Рассмотрены эмерджентные аспекты создания пассивных транспондеров, а также вопросы реализации ректенн с учетом

электромагнитного влияния особенностей монтажа выпрямителя современными технологиями для массового производства.

При исследовании выявлен ряд технически сложных подзадач, проистекающих из жесткого экономического требования достижения экстремально низкой рыночной цены создаваемых меток. Решение данной проблемы найдено в рамках нашего концептуального подхода с использованием структурной функциональности распределения поля в объекте, где применена адекватная характеризация антенны с полупроводниковым чипом.

В заключении сформулированы главные результаты и выводы диссертационной работы.

1. Волноводные неоднородности и электродинамическая рекомпозиция

структур на их основе

Раздел посвящен построению универсальных электродинамических моделей, позволяющих исследовать и проектировать широкий круг разнообразных пассивных СВЧ устройств, представимых в виде рекомпозиции волноводных неоднородностей типа сдвигов, стыков и разветвления прямоугольных волноводов, заполненных диэлектриком, стыков волноводов со слоистым диэлектрическим заполнением, продольных ленточных металлических диафрагм.

Моделирование осуществлено на основе декомпозиционного подхода. При этом дескрипторы волноводных неоднородностей получены путем решения двумерных и трехмерных векторных дифракционных задач. Дескрипторы неоднородностей рассматриваются принципиально многомодовыми, т.е. позволяют находить «отклик» на падение любой из собственных мод регулярных участков волноводов. В сущности, такими дескрипторами являются обобщенные многомодовые матрицы рассеяния, получаемые в результате решения дифракционных задач, формулируемых по принципу: «каждая из собственных мод возбуждает каждую».

1.1. Сдвиги, стыки и разветвления прямоугольных волноводов

Описывается модель плоско-поперечного сочленения двух прямоугольных волноводов и разветвления волноводов однородно заполненных диэлектриком. Причем, на соотношение размеров не накладывается ограничений, поэтому, в частности, по одной из плоскостей возможен «сдвиг», а по другой - «стык» волноводов. Некоторые варианты элементарных неоднородностей показаны на рис. 1.1.

?

У /V/ /

7

/ / / /

/ /

/

А

¿я

/ /

л

У

тс

Рис. 1.1. Варианты «стыков», «сдвигов» и разветвлений прямоугольных

волноводов.

Методам анализа волноводных неоднородностей посвящено много работ, однако достаточно строго и точно исследованы лишь некоторые частные варианты из возможных сочленений волноводов (например [15-17]). Многими авторами решались задачи об одноплоскостных (Е - либо Н -плоскостных) «стыках» либо «сдвигах» волноводов. При этом применялся либо метод сшивания мод, несвободный от явления относительной сходимости, либо более точный метод интегральных уравнений, сводящий задачу к решению одномерных интегральных уравнений относительно неизвестного поля в апертуре. Известно также лишь несколько публикаций о двухплоскостных «стыках», причем практически исследовались либо соосные, либо «стыки» с общей стенкой [15,16]. Задача при этом существенно упрощалась из-за симметрии структуры. Достоинством предлагаемого в данной работе строгого алгоритма моделирования является то, что при его универсальности он весьма эффективен при численной реализации [А18-А20]. Поэтому он может быть использован не только для анализа волноводных устройств, но и для их оптимизации. Важной является и обеспеченная возможность использования модели для точного детального исследования физики волновых процессов в некоторых, пока еще слабо изученных волноводных устройствах, а также для создания принципиально новых устройств.

Рассмотрим обобщенное устройство, представляющее собой структуру, состоящую из некоторого числа конечных отрезков регулярных прямоугольных волноводов, соединенных в цепь посредством произвольных торцевых сочленений соседних отрезков. Входы (выходы) обобщенного устройства представляют собой полубесконечные волноводы — согласованные порты. Моделирование основано на декомпозиционном подходе [21]. В рассматриваемой структуре выделены блоки соответствующие торцевым сочленениям волноводов с различным диэлектрическим заполнением («стыки», «сдвиги», разветвления) и блоки

соответствующие конечным отрезкам регулярных волноводов. Дескрипторами выделенных блоков являются обобщенные многомодовые матрицы рассеяния [22]. Зная многомодовые дескрипторы выделенных по указанной декомпозиционной схеме блоков, посредством рекомпозиции можно найти матрицу рассеяния устройства в целом, которая полностью определяет его электродинамические свойства [21]. Физическая сущность процесса рекомпозиции сводится к описанию явления многократного отражения собственных мод от неоднородностей, разделенных регулярными участками волноводов. Матричное описание рекомпозиционных операций в общем виде приведено в [21], где дескриптор отрезка регулярного волновода весьма просто определяется его длиной и постоянными распространения собственных мод.

Таким образом, задача сводится к определению дескриптора произвольного торцевого сочленения волноводов. Один из вариантов сочленения волноводов изображен на рис. 1.2. В общем же случае на соотношение размеров ограничения не накладываются. Причем геометрические параметры ¿1 и с, определяющие смещение левых и нижних (см. рис. 1.2) стенок волноводов 1 и 2 по осям х и у соответственно, могут быть как положительными, так и отрицательными величинами. В случае отрицательных величин с1(с) < 0 «сдвиг» волноводов 7 и 2 по оси х(у) имеет место при а2+с1 <ах (Ь2 +с <ЬХ). Для значений параметров с1(с)>0 «сдвиг» имеет место при выполнении условия а2 + с1 > а} (¿>2 + с > ). В противном случае характер сочленения волноводов по отношению к осям х либо у классифицируем как «стык».

Обобщенная многомодовая матрица рассеяния сочленения волноводов получена в результате решения трехмерных векторных дифракционных задач. При этом необходимо рассмотреть рассеяние любой из собственных мод (в том числе запредельных), падающих на неоднородность как из волновода 1, так и из волновода 2. Причем в общем случае каждая из падающих мод возбуждает весь спектр собственных мод в волноводах 1 и 2.

X

т

а.

1 2

I

а.,

К

/\

О г

О -с

2

9

х

(а)

(б)

(в)

Рис. 1.2. Несимметричное двухплоскостное сочленение волноводов (а) продольное сечение в плоскости хг, (б) сечение в плоскости уг, (в) поперечное сечение в плоскости г=0.

Для решения указанных дифракционных задач применен быстросходящийся метод частичных областей с учетом особенности поведения поля вблизи ребра [23]. Электромагнитное поле описано х-компонентами магнитного ПА и электрического Яе векторов Герца:

Ё = -/¿у//0У х ПА + V х V х Пе Й= х Пе + V х V х П^

Пй=(п\0,о) Пе = (пе,0,0)

(1.1)

где временная зависимость ехр(у&>?) отброшена.

Выбор поперечных компонент векторов Герца (1.1) означает использование системы ЬЕ и ЬМ собственных мод. Поскольку в рамках применяемого метода необходимо сшивать поперечные компоненты поля, такой выбор системы собственных мод несколько упрощает аналитические преобразования, так как АЁ'-моды не содержат -компоненты поля, а ЬМ-моды - Нх -компоненты. Заметим, что для однородно заполненных

1

диэлектриком волноводов ЬЕт0(ЬМ0п)- моды обращаются в моды Нто(Ноп) ■

С учетом граничных условий на металлических стенках компоненты векторов Герца записаны в виде:

JYvmn Z) + Bvmn QXV>{jyvmnZ)]Pvmn (X> У)

т=\п=0 лч

M N \ ' )

К = eXPJУvmnZ) + Dvmn Q4>(jYv,nnZ)\Qvnm (*> У)

m=0n=l

где у=1,2 - номер волновода, Ашп,Втт(Сутп,Втт) - комплексные амплитуды собственных ЬЕ^^ЬМ^) мод, а собственные функции имеют вид:

ршп (х>у) = NK^R^ {x)Sm (у);

Qvmn (Х>у) = КгЛп (X)Fm

Rxm(x) = sm(mnx/ax); R2tn(x) = sm(m7r(x-d)/a2); ^ ^

sinM = cos(пяу/bi); S2n(y) = cos(n7r(y - c)/b2); T\m (x) = cos(wTccj); T2m (x) - cos(mя(х - d)ja2); F\n (y) = sin {nny!bx); Fln (y) = sin {птс(у - c)/b2).

Здесь - нормировочные коэффициенты, вычисляемые таким образом,

чтобы мощность распространяющихся мод составляла 1 Вт, а мощность запредельных мод составляла бы мнимую величину j Вт. Волновые числа должны удовлетворять следующему дисперсионному соотношению:

*оЧ - rL = КЯ )2 + (пфу f (1.4)

где к0 = 2ж/Яд - волновое число свободного пространства. Постоянные распространения в (1.2), (1.4) обозначены как Jvmn-

Пусть мода ЬЕт,„,(ЬМт,„,) падает в направлении +2 из волновода 1 с амплитудой А1т,п,(СЬп,п,) = \, либо в направлении -г из волновода 2 с амплитудой В2т,„,(П2т,„,) = 1. Следует определить коэффициенты В]тп(П]т„) рассеяния ЬЕтп(ЬМтп)~мод в направлении -г и коэффициенты Л2тп(СЪпп) рассеяния ЬЕтп{ЬМтп)~мод в направлении . Вычисление таким образом комплексных амплитудных коэффициентов ВЫп,01тп, А2тп,С2тп из представления (1.2) полностью определяет обобщенную многомодовую матрицу рассеяния произвольного сочленения волноводов типа «сдвиг» или «стык».

Свойство ортогональности собственных функций (1.3), дополненное условием равенства нулю на металлических стенках тангенциальных составляющих электрического поля и условием непрерывности тангенциальных составляющих электрического поля в области окна связи волноводов при г=0, позволяет выразить неизвестные амплитудные коэффициенты через тангенциальное электрическое поле на границе

г=0. Интегральные уравнения относительно вектора Ё(х,_у), к определению которого сведена задача, получаются из условия непрерывности тангенциальных составляющих магнитного поля на границе г=0 и имеют следующий вид:

(1.5)

т,пу,ц о

где у = 1(2) вновь обозначает принадлежность к волноводам 1(2) соответственно, индекс // = 1г(е) обозначает ЬЕ(/и = К) или ЕМ (р. = е) моду соответственно, штрихованный индекс определяется типом падающей на неоднородность моды, а V' - волноводом, из которого происходит возбуждение, - векторы поперечного электрического и магнитного

полей собственных мод волноводов в сечении г=0, - нормировочные

множители, (7 - прямоугольная область окна связи волноводов.

Интегральные уравнения (1.5) решаются методом Галеркина. При этом учитываем, что вблизи прямоугольных ребер искомая функция Ё(х,у) ведет себя следующим образом [23]:

б (1.6)

где гх , гу - расстояния до ребер, изображенных на рис. 1.2 в плоскостях хг и уг соответственно, а показатели т, г/ определяются следующим образом:

т = у/{а1,а2,(1); т] = у/(Ьх,Ь2,с);

1

¥(П ,г2, г3) = - аг^л1\ + 2 %(гх ,г2,г3)-~; (1.7)

к I

£х/£2, если г3 < О и гг+гъ>гх £2/ £] ? в противном случае.

Здесь следует оговориться, что такое описание особенностей поля вблизи ребер, образованных в результате «сдвига» волноводов с ех Ф £2 по одной из плоскостей, справедливо только вблизи одного из них.

В качестве аппроксимирующих функций выбраны полиномы Гегенбауэра С^{<р) с весовыми функциями, соответствующими характеру поведения поля вблизи металлических ребер:

(1.8)

к,1

Такой выбор аппроксимирующих функций по-существу и обеспечивает быструю сходимость, а следовательно, и эффективность всего алгоритма. В наиболее часто встречаемом на практике случае ех = е2 асимптотика поведения поля вблизи ребер (1.6) может быть строго записана так:

Ё (х,у) ~ Ъхг~хЦ + Ъ^г/ (1.9)

а аппроксимирующие функции из (1.8) при этом приобретают следующий вид:

и*(х) = ((р/2)2 -(х*)2}>С?(2х*/р); V]= ((?/2)2 - (у *)2 } С) (2у */?); Щ(х)4Р/2)2-(х*)2}с!(2х*/р);

У>(у)4ш2 -(у*)2У3с}(2у*/д);

Функциональная зависимость от координат х, у дана в (1.8), (1.10) не явно, а посредством введения локальной системы координат х*, у * с началом = = 0 в точке пересечения диагоналей прямоугольной области ^ = Р х Я окна связи сочленяемых волноводов (рис. 1.2 с).

В результате применения стандартной процедуры Галеркина получаем систему линейных алгебраических уравнений относительно неизвестных а1],Ри из представления (1.8). Заметим, что система алгебраических

уравнений, соответствующая частной дифракционной задаче из решаемой серии отличается от остальных лишь вектором-столбцом правой части, поэтому обращение матрицы-ядра производится лишь один раз (для каждой частотной точки). Таким образом, для каждой падающей моды находятся неизвестные а у, /Зк!, а значит и тангенциальное электрическое поле

(1.8) и, следовательно, искомые амплитудные коэффициенты рассеянных мод, полностью определяющие многомодовый дескриптор сочленения двух волноводов.

Разветвление прямоугольных волноводов изображено на рис. 1.3, где три волновода пронумерованы у=1, 2, 3 и имеют поперечные размеры аухЬу. Диэлектрическое заполнение всех трех волноводов принято однородным £х-е2 = £3 для простоты. Также для упрощения полагаем а2=а3, Ъ2-Ьъ. Обобщенную многомодовую матрицу рассеяния разветвления волноводов получаем аналогично вышеизложенной задаче о «стыках» и «сдвигах» волноводов, с той лишь разницей, что теперь имеем трехпортовую структуру. Соответственно, при решении трехмерных векторных дифракционных задач рассматриваем рассеяние любой из ЬЕ и ЬМ собственных мод (в том числе запредельных), падающих на неоднородность из волноводов 1, 2 или 3. Причем в общем случае каждая из падающих мод возбуждает весь спектр собственных мод в волноводах 1, 2, 3.

Рис. 1.3. Разветвление прямоугольных волноводов.

Частные трехмерные векторные дифракционные задачи вновь сводятся к интегральным уравнениям относительно неизвестного тангенциального электрического поля в плоскости 2=0:

где индекс /и - к(ё) обозначает ЬЕ(/л - К) или ЬМ(/и - е) моду соответственно, штрихованный индекс ¡л' определяется типом падающей на неоднородность моды, а у' - волноводом, из которого происходит возбуждение, - векторы поперечного электрического и магнитного

полей собственных мод волноводов в сечении г=0, - нормировочные

множители, а интегрирование производится по двум прямоугольным областям 02 + (т3 окон связи волноводов (см. рис. 1.3).

Интегральные уравнения (1.11) решаются методом Галеркина с аппроксимацией неизвестного поля в частичных областях и С3:

в области (?2

в области С3 ху=ах— х; У=ЬХ- у;

(1.12)

в области С2

в области Оъ х' = ах - х; у'=Ьх-у;

В качестве аппроксимирующих функций выбраны полиномы Гегенбауэра С'^{(р) с весовыми функциями, соответствующими характеру поведения поля вблизи металлических ребер:

ик М=((«г /2У-(х *)2 }С1 (2х */ а2);

¥>(у)=((Ь2/2)2-(у*)2Ус}(2у*/Ь2);

Таким образом, учитывается характер поведения поля у прямоугольных металлических ребер структуры неоднородности (1.9). Функциональная зависимость от координат х, у дана в (1.12), (1.13) не явно, а посредством введения локальной системы координат х*,у *:

х* = х-£/-а2/2; у* = у-с-ъ212. (1.14)

В результате применения стандартной процедуры Галеркина для каждой падающей моды находятся неизвестные , /Зк1, , /З'к1, а значит и

Ех(х>у)-

Еу(Х,у) =

и] и

к,1

^и^УПу),

к,1

тангенциальное электрическое поле (1.12) и, следовательно, искомые

амплитудные коэффициенты рассеянных мод, полностью определяющие многомодовый дескриптор разветвления волноводов.

В широком диапазоне частот и геометрических размеров исследовалась внутренняя сходимость описанного метода вычисления дескрипторов для весьма разнообразного набора типов сочленений волноводов (рис. 1.1). Численные исследования показали, что для практических расчетов длины рядов (1.8), (1.12) можно выбирать равными 4-5, а параметры М, N в модальном разложении (1.2) достаточно задавать в пределах 20-40. Тогда погрешность вычисления коэффициентов рассеяния основной моды не превышает 0,5%. Погрешность же вычисления элементов матрицы рассеяния, соответствующих возбуждению высших мод высшими (моды произвольной четности, 3-4 вариации поля вдоль стенок волноводов) может составлять и единицы процентов. При моделировании многозвенных структур рекомпозицией многомодовых дескрипторов возникает также вопрос о том, сколько мод, посредством которых происходит электродинамическое взаимовлияние сочленений волноводов, необходимо учесть для достижения заданной точности. Для реальных устройств рассмотренных во втором и третьем разделах диссертации, расчеты показали, что учет взаимовлияния по 20-40 модам обеспечивает погрешность менее 1% (оценка по внутренней сходимости) при анализе рассеяния основной моды.

1.2. Стыки волноводов со слоистым диэлектрическим заполнением

Описывается модель стыка прямоугольного волновода однородно заполненного диэлектриком и волновода с трехслойным диэлектрическим заполнением (рис. 1.4). Хорошо известны работы по описанию подобных структур на основе упрощенных эквивалентных схем [24-26], однако они приводят к неудовлетворительной точности моделирования. Значительно

более точное решение дано в работе [27], где анализировалась диэлектрическая пластина в Е-плоскости прямоугольного волновода прямым методом сшивания мод. Однако такой подход несвободен от явления относительной сходимости, что также может приводить к значительным погрешностям при определенных соотношениях размеров и диэлектрических постоянных заполнения структуры.

На соотношение размеров структуры, показанной на рис. 1.4 не накладывается ограничений. Диэлектрические постоянные слоев также могут быть произвольными. Потерями в диэлектрике и металлических стенках волновода пренебрегаем для простоты. Многомодовый дескриптор в виде обобщенной матрицы рассеяния определяется решением ряда дифракционных задач [А28-А30]. Рассматриваем рассеяние любой из собственных мод (в том числе запредельных), падающих на неоднородность как из волновода 7, так и из волновода 2.

Рис. 1.4. Стык волноводов со слоистым диэлектрическим заполнением (а) изометрическая проекция, (б) поперечное сечение в плоскости г=0, (в) продольное сечение в плоскости хг.

Для решения указанных дифракционных задач применен быстросходящийся метод частичных областей с учетом особенности поведения поля вблизи ребра [23]. Электромагнитное поле описано х-компонентами магнитного ПА и электрического Пе векторов Герца:

Е =-ja>jU0V х Пк + V x V x IIе Й = ja>££0V x Пе + V x V x ПА

Пй=(п\0,0} ГР = (пе До)

(1.15)

Выбор поперечных х- компонент векторов Герца (1.15) означает использование системы LE и LM собственных мод, как наиболее подходящей для рассматриваемой слоистой структуры.

Интегральные уравнения формулируются относительно неизвестных тангенциальных составляющих магнитного поля Йх(х,у) и электрического поля Ёх (х, у) в плоскости стыка z=0. Интегральные уравнения получены из условия непрерывности компонент поля Ну и Еу в плоскости z=0 и решены

методом Галеркина.

Процедура Галеркина требует разложения неизвестных в ряд по базисным (аппроксимирующим) функциям:

£x(x,y) = sin(n'ny/b)

Йх(х, у) = cos(V лу/Ъ}

j

Ha2jU2j(Xl

j

Z1аъРъАх\

j

i i

ZA^-M;

0 < x < dx; dj < x < dx + d2; dj + d2 < x < a;

0 < x < dx; dj < x < dx + d2; dx + d2 < x < a.

(1.16)

Поскольку структура стыка слоистых волноводов не претерпевает изменений вдоль направления у (см. рис. 1.4), зависимость от координаты у в разложении неизвестных полей (1.16) известна заранее, и будет такой же, как

и у падающих ЬЕт,п,, ЬМт,п, мод. Поэтому, в отличие от трехмерных дифракционных задач, решенных в разделе 1.1, теперь каждая из частных дифракционных задач является двумерной.

В качестве базисных функций процедуры Галеркина выбраны взвешенные полиномы Гегенбауэра:

и{](х)=(1-(хМ2рС](хМ,); 7 = 0,2,4,...

Ги (х) = (1 - (х/4 )2 С? (хМ); i = 1,3,5,...

Щ М - (х)=(1 - (2 (х - ах - а2 ¡2)!а2 )2)Р4 с; (2 (х - ах - а2 /2)я); у = 0,1,2,... иЪ] (х)= (1 - ((х -а)! аз у У" с] ((х - о)! а3); у = 0,2,4,...

*з/ М = (1" ((* - «)М У С? ((* - 1 = 1,3,5,...

где С| (#>) - полиномы Гегенбауэра, а параметр 77 определяется

априорным характером поведения поля вблизи прямоугольного диэлектрического ребра [31]:

1 1 Г

7]----аг^л]т -1;

2 л-

Т = 5,

(2 + ):2 + (£з + £!):2 ]}; (1.18)

Заключение диссертации по теме «Радиофизика», Тихов, Юрий Игоревич

5.7. Выводы

В данном разделе исследованы интегральные планарные транспондеры для компактных меток систем пассивной радиочастотной идентификации -устройства с полупроводниковым электронным чипом, непосредственно включенным в излучатель антенны. На основе анализа особенностей создания и функционирования пассивных систем радиочастотной идентификации УВЧ и СВЧ диапазонов выделена новая проблема обеспечения эмерджентных свойств при интеграции полупроводникового чипа в антенну с формированием ректенны (антенны-выпрямителя) для реализации пассивных транспондеров. При этом ряд технически сложных подзадач проистекает из жесткого экономического требования достижения экстремально низкой рыночной цены создаваемых меток. Решение данной проблемы найдено в рамках нашего концептуального подхода с использованием структурной функциональности распределения поля в объекте, где применена адекватная характеризация антенны с полупроводниковым чипом.

Предложены и реализованы два новых типа компактных антенн предназначенных для построения пассивных транспондеров радиочастотной идентификации. Предложенные структуры отличаются от традиционных антенн оригинальным способом комплексно сопряженного согласования с полупроводниковым чипом, включенным непосредственно в излучатель. Прямое согласование с чипом достигнуто благодаря функционально сформированной структуре поля на специальной конфигурации излучателя. Так конструкция новой щелевой антенны, с целью усиления индуктивных свойств излучателя в точках включения чипа, содержит систему щелей, расположенных поперечно относительно основной излучающей щели, а также оригинальную конфигурацию концевой щелевой нагрузки для увеличения эффективной площади. Конструкция новой вибраторной антенны, с целью усиления индуктивных свойств излучателя в точках включения чипа, содержит кольцо либо петлю и оригинальную конфигурацию концевой полосковой нагрузки для увеличения эффективной площади. В целях обеспечения аутентичности производимых меток, в конфигурацию антенны привнесен логотип компании производителя, сформированный из того же проводящего материала, что и остальная часть излучателя. Поэтому логотип заведомо возмущает распределение поля, и если копировать антенну без логотипа, то ее параметры будут уже иными, а радиус действия системы идентификации заметно снижен. Строгое электродинамическое моделирование осуществлено с помощью коммерческого трехмерного симулятора на основе метода конечных элементов. Предложенный способ прямого согласования транспондера запатентован нами в США, ЕС, Японии и Южной Корее и внедрен патентообладателем - компанией Samsung Electronics Co., Ltd. - при производстве пассивных меток для систем радиочастотной идентификации УВЧ диапазона.

Обнаружено сильное изменение комплексного входного импеданса полупроводникового чипа пассивного транспондера при включении его в антенну технологией массового монтажа flip-chip (перевернутого кристалла). В отличие от традиционно превалирующего индуктивного воздействия проволочек или перемычек при обычных способах монтажа, технология перевернутого кристалла привносит шунтирующую емкость из-за существенного перераспределения поля по топологии чипа транспондера вблизи контактной площадки с прилегающей цепью выпрямителя. Установлено, что для внутреннего комплексно сопряженного согласования ректенн следует учитывать соответствующее изменение входного импеданса чипа. В компании Samsung Electronics Co., Ltd. нами разработаны кремниевые интегральные схемы транспондеров типа «система на кристалле» где для улучшения согласования с различными типами антенн учтено обнаруженное влияние монтажа методом flip-chip на импеданс чипа, что запатентовано в США и Южной Корее.

Предложен и реализован способ адекватной характеризации чипа транспондера именно так, как он «виден» антенной, при заданном технологическом методе монтажа непосредственно в излучатель. Двухпортовая тестовая структура позволяет извлекать собственный комплексный импеданс чипа, минимизируя при этом погрешности измерений. Обнаружено, что у разработанных нами в компании Samsung Electronics Co., Ltd. чипов транспондеров малосигнальный режим сохраняется лишь до уровня 0,5 мВт принятой мощности. Воплощенная в разработанных нами чипах транспондеров схема обуславливает ректенну с выпрямителем, приспособленным для включения в любые типы антенн, без ущерба для функционирования систем радиочастотной идентификации.

Предложен и реализован способ измерения входного импеданса компактных антенн отличающийся использованием Е-плоскостной симметрии излучателя. Предложенная измерительная установка позволяет избегать возмущения поля вблизи антенны, поскольку измерительный кабель экранирован под большим плоским металлическим листом, размещенным в плоскости симметрии структуры. В результате удается адекватно характеризовать антенну для транспондеров радиочастотной идентификации, определяя комплексный входной импеданс антенны именно так, как он «виден» чипом транспондера. Установлено, что среди разработанных нами антенн, наилучшее комплексно сопряженное согласование с чипом обеспечивает вибраторная антенна с прямоугольной петлей, полоса рабочих частот которой составила 3,7% при уровне обратных потерь не хуже -10 дБ, усилении 1,78 дБи, КПД 92% и электрическом размере 0,21 Л0 х 0,12 Л0. Наибольшее усиление 2,5 дБи обеспечивает щелевая антенна при полосе рабочих частот 1,1%, уровне обратных потерь не хуже -10 дБ, КПД 75% и электрическом размере 0,21Л0 х 0,15 Л0.

Заключение

Представленные в диссертации теоретические и экспериментальные материалы показали, как наш концептуальный подход, благодаря использованию структурной функциональности распределения поля, позволяет создавать новаторские волноводные и антенные устройства. Оригинальные конструкции таких устройств органично подсказаны точно рассчитанной структурой электромагнитного поля, которую требовалось сформировать для обеспечения заданных жестких требований. Подводя итоги работы, перечислим главные результаты и выводы:

1. Разработаны универсальные и в то же время эффективные электродинамические модели широкого класса волноводных неоднородностей типа сдвигов, стыков, разветвлений прямоугольных волноводов, стыков волноводов со слоистым диэлектрическим заполнением, продольных ленточных металлических диафрагм. Модели таких отдельных волноводных неоднородностей построены в целях их последующей строгой электродинамической рекомпозиции в сложные структуры. Поэтому дескрипторы представляют собой обобщенные многомодовые матрицы рассеяния, полученные решением ряда дифракционных задач, в т.ч. трехмерных векторных и двумерных, для произвольных наборов как падающих, так и рассеянных собственных волноводных мод.

Высокая эффективность и точность предложенных моделей достигнуты, прежде всего, благодаря применению метода Галеркина с базисными функциями, учитывающими априорную информацию о характере поведения электромагнитного поля вблизи металлических либо диэлектрических структурных ребер. Так, для задач формулируемых в пространственной области, в качестве базисных выбраны взвешенные полиномы Гегенбауэра, а для задач решаемых в спектральной области — функции Бесселя. Кроме того, для задач в спектральной области эффективность метода также повышена внедрением оригинального численно-аналитического способа вычисления характерных интегралов метода с использованием теории вычетов, что позволило исключить необходимость прямого численного интегрирования.

2. Исследованы такие волноводные устройства, как ступенчатые трансформаторы на прямоугольных волноводах, ступенчатый переход с одномодового на многомодовый прямоугольный волновод, прямоугольные волноводные гермовводы, переход с прямоугольного волновода на микрополосковую линию, волноводный фазовращатель с диэлектрической вставкой, переход с гребневого волновода на коаксиальную линию. Предложен и реализован ряд принципиально новых компактных трансформаторов и переходов.

2.1. На основе прямой машинной оптимизации с вычислением целевой функции по строгой электродинамической модели найдено новое технические решение построения трансформаторов прямоугольных волноводов отличающееся немонотонным изменением размеров сечений секций, а следовательно, и волновых сопротивлений, вдоль продольной оси перехода. Предложенные волноводные трансформаторы обеспечивают существенную компактность конструкции. Так достигнуто укорочение общей длины трансформатора на 20-40% по сравнению с традиционными решениями. Область применения - миниатюризация волноводных трансформаторов для бортовой радиоэлектронной аппаратуры.

2.2. Предложен новый тип перехода с одномодового на многомодовый прямоугольный волновод с немонотонным изменением поперечных размеров. Новый компактный переход обеспечивает отличную передачу основной моды (не более -0,1 дБ потерь в Ка-диапазоне) и эффективное подавление паразитных мод высшего порядка (не хуже -25 дБ). Показано, что предложенный переход является устойчивым по отношению к типовым механическим погрешностям при изготовлении и эксплуатации. Область применения - распределительные волноводные системы миллиметровых диапазонов с малыми диссипативными потерями.

2.3. На основе прямой машинной оптимизации с вычислением целевой функции по строгой электродинамической модели выполнена разработка гермовводов компактной и технологически простой оригинальной конструкции для стандартных волноводов сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн. Проведен полный комплекс испытаний изготовленных гермовводов, подтвердивший теоретические расчеты. Область применения - герметизация волноводных устройств радиоэлектронной аппаратуры различного назначения.

2.4. Разработан эффективный метод анализа Е-плоскостных волноводно-микрополосковых переходов позволивший создать переходы для миллиметровых диапазонов длин волн. Новая конструкция, запатентованная в Южной Корее, включает желобки для надежной фиксации подложки. Реализованы переходы Ка-диапазона (29-32 ГГц) и W-диапазона (75-90 ГГц) с рекордными вносимыми потерями -0,23 дБ. Область применения -аппаратура специального назначения миллиметрового диапазона.

2.5. На основе точной электродинамической модели рассчитаны волноводные фазовращатели с диэлектрической вставкой. Для миллиметрового Ка-диапазона достигнуто рекордно хорошее согласование при фазовом сдвиге от 0° до 360°. При этом КСВ не превышало 1,03 в полосе частот 28-32 ГГц волновода WR28. Область применения -распределительные системы фазированных антенные решеток, в т.ч. миллиметрового диапазона.

2.6. На основе электродинамического анализа предложен и реализован новый тип перехода с гребневого Н-образного волновода на коаксиальную линию, отличающийся от известных переходов тем, что одна из ступеней трансформатора волновых сопротивлений выполняет также и функцию преобразователя типов волн. Преобразователь типов волн представляет собой полость оригинальной формы окружающую цилиндрический проводник, который соединяет один из гребней Н-образного волновода с сердечником коаксиальной линии. Принципиально новый переход очень компактной конструкции обеспечивает сверхоктавную полосу рабочих частот. Переход запатентован в Южной Корее. Новая концепция построения переходов подтверждена теоретически и экспериментально. КСВ для полосы рабочих частот в полторы октавы 18:6 ГГц составляет 1,22, а величина потерь - 0,2 дБ. При этом компактная соосная конструкция перехода общей длиной лишь 30 мм не содержит настроечных элементов и обладает отличной воспроизводимостью параметров. Одна из областей применения -построение сверхоктавных антенно-фидерных устройств СВЧ. Так на основе предложенного перехода создан новый тип волноводно-рупорного излучателя, запатентованный в России. Изобретенный излучатель используется в составе антенных решеток, зеркальных антенн, а также в виде самостоятельной антенны.

3. Исследованы такие волноводные частотно-селективные устройства, как фильтры и диплексеры выполненные по ЕЧ\¥АТЕ технологии, в т.ч. на Е-и Н-плоскостных сдвигах волноводов и трехмодовых резонаторах, а также квазипланарные Е-плоскостные фильтры и диплексеры с цельнометаллическими и диэлектрическими вставками, в т.ч. на индуктивных полосках в волноводах с распространяющейся основной модой и на емкостных продольных диафрагмах в запредельных волноводах.

3.1. Предложена и подтверждена новая концепция построения фильтров и диплексеров в длинноволновой части СВЧ диапазонов (вплоть до Ь-диапазона) на основе сдвигов волноводов и трехмодовых волноводных резонаторов, заполненных новыми типами керамических материалов с высокими значениями диэлектрической проницаемости {е ~ 82) и малыми потерями (1апс)~ 0,0007), что обеспечивает существенную компактность устройств. Причем предложенные новые конструктивные решения по сути волноводных частотно-селективных устройств позволяют осуществлять их поверхностный монтаж на печатные платы гибридных интегральных схем. Установлено, что частотно-селективные устройства на трехмодовых резонаторах достаточно стабильны по отношению к типовым технологическим разбросам диэлектрической проницаемости керамики заполнения. Одна из областей применения - базовые станции мобильной связи, такие например, как стандарта IMT-2000, по спецификациям которого разработаны как отдельные фильтры трактов приема и передачи, так и диплексеры для работы приемопередатчика на единую антенну. Так предложенный и разработанный диплексер нового типа с канальными фильтрами на каскадном соединении двух трехмодовых резонаторов обеспечивает изоляцию не хуже -110 дБ для частот передачи и -70 дБ для частот приема. При этом сохраняется хорошее согласование общего антенного порта, как в полосе частот приема, так и в полосе передачи КСВ<1,8, а ослабление в каналах приема и передачи не превышает -0,8 дБ.

3.2. Предложены и запатентованы в Южной Корее два новых типа переходов с диэлектрически заполненного прямоугольного волновода на микрополосковую линию: переход на основе Т-образного торцевого зонда и переход на основе L-образной торцевой петли. Новые переходы позволяют эффективно интегрировать волноводные частотно-селективные устройства поверхностным монтажом в гибридные интегральные схемы на планарных линиях передачи. Разработанные переходы с типовой микрополосковой линии на волновод заполненный керамикой обеспечивают согласование с КСВ <1,12 для полосы частот шириной 5,4%.

3.3. На основе точного электродинамического моделирования разработан квазипланарный диплексер К-диапазона с Е-плоскостной цельнометаллической вставкой для базовых станций систем скоростной передачи данных LMDS и MAN. Выбрана соосная конструкция, позволяющая минимизировать «затенение» зеркальных антенн при размещении диплексера с приемопередатчиком. При очевидной дешевизне

V/ С» VJ изготовления, обусловленной конструкцией, не требующей настроики, достигнуты жесткие спецификации реализованного диплексера с четырехзвенными канальными фильтрами. Достигнуто согласование на уровне КСВ < 1,44, вносимые потери не превышают -2,0 дБ, а изоляция между каналами приема и передачи составляет не хуже -50 дБ.

3.4. Проведен сравнительный анализ двух практических типов квазипланарных Е-плоскостных полоснопропускающих фильтров со вставками на диэлектрической подложке: фильтра на обычном волноводе с индуктивными полосками, перемыкающими широкие стенки волновода и фильтра на запредельном волноводе с емкостными продольными диафрагмами. Установлено, что фильтры на запредельных волноводах являются предпочтительными для ряда применений, и особенно при создании компактных устройств. Кроме того, фильтры на запредельных волноводах обладают улучшенной и управляемой характеристикой второй полосы заграждения. Е-плоскостные диэлектрические вставки позволяют удобно формировать на них емкостные диафрагмы с помощью прецизионной и сравнительно недорогой технологии фотолитографии. Причем емкостные щели следует располагать посередине металлических диафрагм, а не у стенок волноводных каналов, как предлагалось другими авторами. Установлено, что влияние торцевых ребер диэлектрических подложек оказывается существенным, и их следует учитывать при проектировании реальных устройств.

3.5. Предложен и реализован новый тип квазипланарного Е-плоскостного диплексера на запредельных волноводных резонаторах. Новый диплексер является предпочтительными при создании компактных устройств. Предложенная конструкция принципиально не имеет каких либо настроечных элементов, а использование адекватно точных оригинальных электродинамических моделей позволяет избегать неминуемого при традиционном проектировании трудоемкого, а следовательно, и дорогого, этапа физической настройки устройств после их сборки, что является чрезвычайно важным при массовом производстве. Новая концепция диплексера подтверждена теоретически и экспериментально. Спроектирован, изготовлен и измерен диплексер К-диапазона с четырехзвенными канальными фильтрами на запредельном волноводе. Показано совпадение теоретических и экспериментальных результатов. Вносимые потери не превышают -1,6 дБ, а изоляция между каналами составляет не хуже -40 дБ. Причем такие электрические характеристики достигнуты при существенной компактности конструкции - общая длина диплексера составляет лишь 36 мм.

4. Предложены два новых типа планарных излучателей: с оригинальной конфигурацией концевой реактивности и с распределенной реактивной нагрузкой. Принцип действия обоих типов излучателей позволяет строить их как в щелевом исполнении, так и в дуальном ему вибраторном (дипольном) виде комплиментарных полосковых излучающих конфигураций. Предложенная структура излучателей позволяет возбуждать их различными способами, например копланарным либо микрополосковым фидером, а также путем непосредственного включения полупроводникового электронного чипа в излучатель.

Новая концепция построения компактных и малых планарных излучателей в отличие от известных подходов заключается в конфигурировании концевой реактивности или распределенной реактивной нагрузки таким образом, что изменение структуры поля в ближней зоне поддерживает резонансные свойства излучателя, а уникальное распределение токов по всей структуре излучателя формируется так, что эффективная площадь увеличивается. При этом оригинальное распределение токов по излучателю осуществляется таким путем, что нежелательный вклад в излученное поле дальней зоны автоматически погашается, а вклад сонаправленных токов успешно утилизируется.

4.1. Продемонстрировано, что реализация уникальной топологии излучателя с оригинальной конфигурацией концевой реактивности обеспечивает 30% расширения рабочей полосы частот без ущерба для диаграммы направленности, усиления и поляризационной чистоты. Так разработанная планарная УВЧ антенна размером 0,21 Л0 х 0,15 Л0 на основе нового излучателя обеспечила относительную ширину полосы рабочих частот 4,2% при усилении 2,8 дБи. Показано, что явное расширение полосы частот достигнуто исключительно благодаря новой конфигурации концевой реактивности излучателя.

4.2. Продемонстрировано, что предложенный планарный излучатель с оригинальной конфигурацией распределенной реактивной нагрузки позволяет реализовывать еще более компактные антенны. Так размер УВЧ антенны уменьшен до 0,09 Л0 х 0,11 Л0 для заданного усиления -2,9 дБи и относительной ширины полосы частот 3,2%. Геометрический размер антенны при этом составил 30 х 35 мм , что позволило встраивать ее в составе дополнительных терминалов в объем мобильного телефона. Продемонстрирована также возможность простой и в то же время эффективной перестройки полосы частот путем изменения длины угловых щелевых секций предложенной конструкции излучателя.

4.3. Область применения предложенных новых типов планарных излучателей включает перспективные системы с малым радиусом действия. Предложенные новые излучатели запатентованы в США, ЕС, Японии, Южной Корее и внедрены патентообладателем - компанией Samsung Electronics Co., Ltd. - при производстве стационарных и мобильных систем радиочастотной идентификации.

5. Исследованы интегральные планарные транспондеры для компактных меток систем пассивной радиочастотной идентификации -устройства с полупроводниковым электронным чипом, непосредственно включенным в излучатель антенны. На основе анализа особенностей создания и функционирования пассивных систем радиочастотной идентификации УВЧ и СВЧ диапазонов выделена новая проблема обеспечения эмерджентных свойств при интеграции полупроводникового чипа в антенну с формированием ректенны (антенны-выпрямителя) для реализации пассивных транспондеров. При этом ряд технически сложных подзадач проистекает из жесткого экономического требования достижения экстремально низкой рыночной цены создаваемых меток. Решение данной проблемы найдено в рамках нашего концептуального подхода с использованием структурной функциональности распределения поля в объекте, где применена адекватная характеризация антенны с полупроводниковым чипом.

5.1. Предложены и реализованы два новых типа компактных антенн предназначенных для построения пассивных транспондеров радиочастотной идентификации. Предложенные структуры отличаются от традиционных антенн оригинальным способом комплексно сопряженного согласования с полупроводниковым чипом, включенным непосредственно в излучатель. Прямое согласование с чипом достигнуто благодаря функционально сформированной структуре поля на специальной конфигурации излучателя. Так конструкция новой щелевой антенны, с целью усиления индуктивных свойств излучателя в точках включения чипа, содержит систему щелей, расположенных поперечно относительно основной излучающей щели, а также оригинальную конфигурацию концевой щелевой нагрузки для увеличения эффективной площади. Конструкция новой вибраторной антенны, с целью усиления индуктивных свойств излучателя в точках включения чипа, содержит кольцо либо петлю и оригинальную конфигурацию концевой полосковой нагрузки для увеличения эффективной площади.

5.2. В целях обеспечения аутентичности производимых меток, в конфигурацию антенны привнесен логотип компании производителя, сформированный из того же проводящего материала, что и остальная часть излучателя. Поэтому логотип заведомо возмущает распределение поля, и если копировать антенну без логотипа, то ее параметры будут уже иными, а радиус действия системы идентификации заметно снижен. Строгое электродинамическое моделирование осуществлено с помощью коммерческого трехмерного симулятора на основе метода конечных элементов. Предложенный способ прямого согласования транспондера запатентован нами в США, ЕС, Японии и Южной Корее и внедрен патентообладателем - компанией Samsung Electronics Co., Ltd. - при производстве пассивных меток для систем радиочастотной идентификации УВЧ диапазона.

5.3. Обнаружено сильное изменение комплексного входного импеданса полупроводникового чипа пассивного транспондера при включении его в антенну технологией массового монтажа flip-chip (перевернутого кристалла). В отличие от традиционно превалирующего индуктивного воздействия проволочек или перемычек при обычных способах монтажа, технология перевернутого кристалла привносит шунтирующую емкость из-за существенного перераспределения поля по топологии чипа транспондера вблизи контактной площадки с прилегающей цепью выпрямителя. Установлено, что для внутреннего комплексно сопряженного согласования ректенн следует учитывать соответствующее изменение входного импеданса чипа. В компании Samsung Electronics Co., Ltd. нами разработаны кремниевые интегральные схемы транспондеров типа «система на кристалле» где для улучшения согласования с различными типами антенн учтено обнаруженное влияние монтажа методом flip-chip на импеданс чипа, что запатентовано в США и Южной Корее.

5.4. Предложен и реализован способ адекватной характеризации чипа транспондера именно так, как он «виден» антенной, при заданном технологическом методе монтажа непосредственно в излучатель. Двухпортовая тестовая структура позволяет извлекать собственный комплексный импеданс чипа, минимизируя при этом погрешности измерений. Обнаружено, что у разработанных нами в компании Samsung Electronics Co., Ltd. чипов транспондеров малосигнальный режим сохраняется лишь до уровня 0,5 мВт принятой мощности. Воплощенная в разработанных нами чипах транспондеров схема обуславливает ректенну с выпрямителем, приспособленным для включения в любые типы антенн, без ущерба для функционирования систем радиочастотной идентификации.

5.5. Предложен и реализован способ измерения входного импеданса компактных антенн отличающийся использованием Е-плоскостной симметрии излучателя. Предложенная измерительная установка позволяет избегать возмущения поля вблизи антенны, поскольку измерительный кабель экранирован под большим плоским металлическим листом, размещенным в плоскости симметрии структуры. В результате удается адекватно характеризовать антенну для транспондеров радиочастотной идентификации, определяя комплексный входной импеданс антенны именно так, как он «виден» чипом транспондера. Установлено, что среди разработанных нами антенн, наилучшее комплексно сопряженное согласование с чипом обеспечивает вибраторная антенна с прямоугольной петлей, полоса рабочих частот которой составила 3,7% при уровне обратных потерь не хуже -10 дБ, усилении 1,78 дБи, КПД 92% и электрическом размере 0,21 Л0 хО,12Л0 . Наибольшее усиление 2,5 дБи обеспечивает щелевая антенна при полосе рабочих частот 1,1%, уровне обратных потерь не хуже -10 дБ, КПД 75% и электрическом размере 0,21 Л0 х0,1510 .

Таким образом, достигнута главная цель диссертации - развит целостный феноменологический подход к созданию компактных СВЧ устройств и антенн на основе анализа структурной функциональности распределения поля, включающий исследование особенностей электродинамики в новых волноведущих и излучающих структурах.

Благодарности

Автор выражает глубокую благодарность своему научному консультанту, доктору физико-математических наук, профессору Синявскому Геннадию Петровичу за активное побуждение к написанию диссертации и постоянное внимание к работе.

Автор считает также своим приятным долгом выразить искреннюю благодарность директору Федерального научно-производственного центра ФГУП «РНИИРС», кандидату технических наук Косогору Алексею Александровичу за моральную поддержку и понимание важности работы.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Тихов, Юрий Игоревич, 2010 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Katehi L. Advanced component architectures for detection and communication systems // IEEE International Conference on Microwaves, Communications, Antennas and Electronic Systems, 2008, COMCAS 2008, pp. 1-6.

2. Beljour H., Coryell L., Tat Fung, Gallagher J., Hoffmann R., Michael G., Shields J. Army SATCOM on the move technology initiatives // IEEE Military Communications Conference, 2009, MILCOM 2009, pp. 1-7.

3. Hall D., Kilfeather J., Roden, M. Miniaturizing tactical satellite terminals // IEEE Military Communications Conference, 2009, MILCOM 2009, pp. 1-5.

4. Goodwin T. Miniaturized telemetry antennas with integrated electronics // IEEE International Conference on Microwaves, Communications, Antennas and Electronic Systems, 2008, COMCAS 2008, pp. 1-6.

5. Wehling J.H. Multifunction millimeter-wave systems for armored vehicle application // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 2005, Vol. 53, N. 3 , Part 2, pp. 1021-1025.

6. Emrick R., Franson S., Holmes J., Bosco B., Rockwell S. Opportunities and Challenges in Utilizing Millimeter-Wave Spectrum for High Speed Wireless Communications // International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications, 2007, ICEAA 2007, pp. 133-136.

7. Carpentieri E., D'Elia U.F., De Stefano E., Di Guida L., Vitiello, R. Millimeter-wave phased-array antennas // IEEE Radar Conference, 2008, RADAR'08, pp. 1-5.

8. Emrick R., Franson S., Holmes J., Bosco B., Rockwell S. Opportunities and Challenges in Utilizing Millimeter-Wave Spectrum for High Speed Wireless Communications // International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications, 2007, ICEAA 2007, pp. 133-136.

9. Tachikawa K. A perspective on the evolution of mobile communications // IEEE Communications Magazine, 2003, Vol. 41, N. 10, pp. 66-73.

10. Shamma M.A. IMT2000 3G terrestrial standards with applications to airport and terminal air traffic communications // The 23rd Digital Avionics Systems Conference, 2004, DASC 04, Vol. 2, pp. 11 CI-11 CIO.

11. Heidrich J., Brenk D., Essel J., Schwarzer S., Seemann K., Fischer G., Weigel R. The Roots, Rules, and Rise of RFID // IEEE Microwave Magazine, 2010, Vol.

11. N. 3, pp. 78-86.

12. Bereketli A., Akan O.B. Communication coverage in wireless passive sensor networks // IEEE Communications Letters, 2009, Vol. 13, N. 2, pp. 133-135.

13. Mancuso Y., Gremillet P., Lacomme P. T/R- Modules Technological and Technical Trends for Phased Array Antennas // IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, 2006, pp. 614-617.

14. Moore S. UK airborne AESA radar research // IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, 2010, Vol. 25, N. 2, pp. 29-35.

15. Patzelt H., Arndt F. Double-Plane Steps in Rectangular Waveguides and Their Application for Transformers, Irises, and Filters // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1982, Vol. 30, N. 5, pp.771-776.

16. Arndt F., Tucholke U., Wriedt T. Computer-Optimized Multisection Transformers Between Rectangular Waveguides of Adjacent Frequency Bands // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1984, Vol. 32, N. 11, pp. 1479-1484.

17. Ляпин В.П., Михалевский B.C., Синявский Т.П. Решение задач дифракции на плоских резонансных препятствиях в прямоугольном волноводе с учетом краевых особенностей поведения поля // Изв. Вузов Радиоэлектроника, 1982, т. 25, N. 8, с. 9-13.

А18. Тихов Ю.И., Синявский Т.П., Синельников Ю.М. Многомодовый дескриптор резонансного несимметричного стыка прямоугольных волноводов // Радиотехника и электроника, 1994, т. 39, N. 12, с. 2037-2043. А19. Тихов Ю.И., Синявский Т.П., Синельников Ю.М. Электродинамическое моделирование и оптимизация ступенчатых переходов между

прямоугольными волноводами // Радиотехника и электроника, 1995, т.40, N. 2, с.234-239.

А20. Тихов Ю.И. Электродинамическое моделирование многозвенных структур, содержащих двухплоскостные сдвиги и стыки прямоугольных волноводов // Радиотехника и электроника, 1995, т.40, N. 6, с.906-913.

21. Никольский В.В., Никольская Т.И. Декомпозиционный подход к задачам электродинамики - М.: Наука, 1983.

22. Расе J., Mittra R. Generalized scattering matrix analysis of waveguide discontinuity problem / Quasi-Optics XIV - New York: Brooklyn Press, 1964, pp 172-194.

23. Заргано Г.Ф., Jlepep A.M., Ляпин В.П., Синявский Г.П. Линии передачи сложных сечений - Ростов н/Д: Изд-во Рост. Ун-та, 1983.

24. Collin R.E. Field theory of guided waves - New York: McGraw-Hill, 1960.

25. Bava G.P., Naldi C. Discussion of some design methods for dielectric steps in rectangular waveguides // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1970, Vol. 18, N. 3, pp.167-168.

26. Chang C.T.M. Partially dielectric-slab-filled waveguide phase shifter // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1974, Vol. 22, N. 5, pp.481485.

27. Arndt F., Bornemann J., Vahldieck. Design of multisection impedance-matched dielectric-slab filled waveguide phase shifters // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 32, 1984, N 1, pp.34-39.

A28. Синявский Т.П., Тихов Ю.И., Синельников Ю.М. Применение строгих электродинамических моделей к проектированию запредельных микроволновых фильтров - В кн.: Ростовский государственный университет: Ежегодник'96 / Ростов н/Д: Изд-во Рост.ун-та., 1997, с. 128-137. А29. Тихов Ю.И. Электродинамический анализ и проектирование микроволновых полосно-пропускающих фильтров на запредельном волноводе с Е-плоскостными диафрагмами // Радиотехника и электроника, 1997, т.42, N. 10, с.1191-1197.

АЗО. Тихов Ю.И. Электродинамическое моделирование волноводных фазовращателей с многосекционным согласованием диэлектрической вставки // Вопросы Радиоэлектроники, серия: Общие вопросы радиоэлектроники, 1999, выпуск 18, с. 110-117.

31. Кузнецов В. A., Jlepep A.M. Дисперсионные характеристики диэлектрических волноводов на подложках // Радиотехника и электроника, 1984, т. 29, N. 9, с. 1705-1710.

32. Лерер A.M. Неоднородности в волноводно-щелевых линиях // Радиотехника и электроника, 1986, т.31, N. 11, с.2129-2136.

33. Никольский В.В., Орлов В.П., Феоктистов В.Г. и др. Автоматизированное проектирование устройств СВЧ / Под ред. В.В. Никольского - М.: Радио и связь, 1982.

34. Zhang Q., Itoh Т. Spectral-domain analysis of scattering from E-plane circuit elements" // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1987, Vol.

35. N. 2, pp.138-150.

35. Бравер И.М., Гарб Х.Л., Макаров C.B. и др. Решение дифракционной задачи для резистивной пленки произвольной высоты в Е-плоскости прямоугольного волновода // В кн.: Тез. докл. 10 Всесоюзного семинара по методам решения внутренних краевых задач электродинамики. - Вильнюс: Изд-во ВГУ, 1988, с.58.

А36. Тихов Ю.И., Синявский Т.П., Синельников Ю.М. Рассеяние волноводных мод продольной ленточной диафрагмой с зазором, размещенной на диэлектрической подложке в Е-плоскости прямоугольного волновода // Радиотехника и электроника, 1990, т.35, N. 9, с. 1841-1846. А37. Tikhov Y., Ко J. Н., Cho Y. К. Field theory based design and comparison of two kinds of quasi-planar bandpass filters // IEE Proceedings Microwaves, Antennas and Propagation, 1998, Vol. 145, N. 6, pp. 441-448. A38. Тихов Ю.И., Синявский Т.П., Синельников Ю.М. Рассеяние волноводных мод отрезком ВЩЛ с резистивными гребнями // В кн.: Тез.

докл. Всесоюзного научного семинара "Математическое моделирование и применение явлений дифракции" - М.: МГУ, 1990, с. 142. А39. Тихов Ю.И., Синявский Г.П., Синельников Ю.М. Электродинамический анализ резистивной диафрагмы с зазором, размещенной на диэлектрической подложке в Е-плоскости прямоугольного волновода // В кн.: "Автоматизированное проектирование устройств СВЧ" - М.: МИРЭА, 1990, с. 94-102.

40. Фелсен Л., Маркувиц Н. Излучение и рассеяние волн - М.: Мир, 1978, т.2.

41. Itoh Т. Spectral-domain immittance approach for dispersion characteristics of generalized printed transmission lines // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1980, Vol. 28, N. 7, pp. 733-736.

A42. Tikhov Y., Ко J. H., Cho Y. K. A Full Wave Analysis and Design of Waveguide Filter with E-Plane Metal-Dielectric Insert // Telecommunications Review, 1997, Vol. 7, No. 6, pp. 912-921.

43. Арфкен Г. Математические методы в физике. - М.: Атомиздат, 1970, с. 302.

44. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс.: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1988.

45. Мещанов В.П., Разукова И.А., Тупикин В.Д. Ступенчатый трансформатор // Радиотехника и электроника, 1991, т. 36, N. 8, с. 1492-1498.

46. Microwave power engineering / Edited by С. Okress - New York and London: Academic Press, Vol. 1, 1968.

47. Gol'berg B.Kh., Pashinov Yu.V. Multimode rectangular waveguides for inphase power distribution in mm-wave band phased array antennas // The XXVIII Int'l Conference On Antenna Theory and Technology, Moscow, Proceedings, 1998, pp. 504-506.

48. Tolkachev A.A., Denisenko V.V., Shishlov A.V., Shubov A.G. High gain and high power antenna system for advanced multifunction millimeter wave radars // CIE Int'l Conference of Radar, Beijing, Proceedings, 1996, pp. 499-502.

А49. Tikhov Y., Kim J.P., Park K.M., Cho Y.K. An optimized transition from single- to multi-mode rectangular waveguides // Proc. of International Symposium on Antennas and Propagation, ISAP2000, Fukuoka, Japan, August 21-25, 2000, Vol. 1., pp. 413-416.

50. Reliability and Key Properties of RT/Duroid 6002 // Rogers Corporation, 1995, p. 2.

A51. Тихов Ю.И., Синельников Ю.М. Проектирование прямоугольных волноводных гермовводов // Вопросы Радиоэлектроники, серия: Общие вопросы радиоэлектроники, 1997, выпуск 17, с. 80-85.

52. Villegas F.J., Stones D.I., Hung Н.А. A Novel Waveguide-to-Microstrip Transition for Millimeter-Wave Module Applications // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1999, Vol. 47, N. 1, pp. 48-55.

53. Hildebrand L.T., Joubert J. Full-Wave Analysis of a New Microstrip-to-Waveguide Interconnect Configuration // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 2000, Vol. 48, N. 1, pp. 1-7.

54. Grabherr W., Huder В., Menzel W. Microstrip to Waveguide Transition Compatible With MM-Wave Integrated Circuits // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1994, Vol. 42, N. 9, pp. 1842-1843.

55. Leong Y.C., Weinreb S. Full Band Waveguide-to-Microstrip Probe Transitions // IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, 1999, pp. 1435-1438.

56. Lee H.B., Itoh T. A Systematic Optimum Design of Waveguide-to-Microstrip Transition // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1997, Vol. 45, N. 5, pp. 803-809.

57. Shih Y.C., Ton T.N., Bui L.Q. Waveguide-to-Microstrip Transitions for Millimeter-Wave Applications // IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, 1988, pp. 473-475.

58. Collin R.E. Field theory of guided waves - New York: McGraw-Hill, 1960, Ch. 7, pp. 258-307.

59. Harrington R.F. Time harmonic electromagnetic field - New York: McGraw-Hill, 1961, Ch. 8, pp. 381-440.

60. Einsenhart R.L., Khan P.J. Theoretical and experimental analysis of a waveguide mounting structure // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1971, Vol. 19, N. 6, pp. 706-719.

61. Ho T.Q., Shih Y.C. Spectral-Domain Analysis of E-plane Waveguide to Microstrip Transitions // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1989, Vol. 37, N. 2, pp. 388-392.

A62. Tikhov Y., Moon J.W., Kim Y.J., Sinelnikov Y. Refined characterization of E-plane waveguide to microstrip transition for millimeter-wave applications" // Proc. of Asia-Pacific Microwave Conference, APMC2000, Sydney, Australia, December 3-6, 2000, pp. 1187-1190.

A63. Kim Y.J., Tikhov Y., Patent, Republic of Korea, KR2002-0081495A (2002.10.28), "Combination structure between waveguide and micro-strip line".

64. Marcuvitz N. Waveguide handbook - New York: McGraw-Hill, 1951, pp. 224248.

65. Collin R.E. Field theory of guided waves - New York: McGraw-Hill, 1960.

66. Collin R.E. Foundations for microwave engineering - New York: McGraw-Hill, 1966.

67. Izadian J.S., Izadian S.M. Microwave Transition Design - Norwood, MA: Artech House, 1988.

A68. Синельников Ю.М., Тихов Ю.И. Расчет реальных конструкций волноводно-щелевых линий // В кн.: Автоматизированное проектирование устройств СВЧ - М.: МИРЭА, 1988, с. 49-54.

А69. Синельников Ю.М., Синявский Г.П., Тихов Ю.И. Электродинамический анализ реальных конструкций волноводно-щелевых линий // Радиотехника и Электроника, 1989, т.34, №3, с.504-509.

А70. Синельников Ю.М., Синявский Т.П., Тихов Ю.И. Влияние конструктивных особенностей на электродинамические параметры волноводно-щелевых линий // В кн.: Тез. докл. 10 Всесоюзного семинара по методам решения внутренних краевых задач электродинамики - Вильнюс, ВГУ, 1988, с. 36.

А71. Тихов Ю.И., Синявский Т.П., Синельников Ю.М. Аномальные моды в волноводно-щелевой линии // Письма в ЖТФ, 1990, т. 16, выпуск 6, с. 1-4. А72. Тихов Ю.И., Синельников Ю.М. Обратные электромагнитные волны в волноводно-щелевой линии // В кн.: "Волны и дифракция - 90" - М.: Физическое общество СССР, 1990, т.З, с. 13-16.

73. McCammon J.W., Imokawa G., Patent, United States of America, US4144506, Issue date: Mar. 13, 1979, "Coaxial line to double ridge waveguide transition". A74. Мануйлов М.Б., Синельников Ю.М., Тихов Ю.И. Волноводное устройство ввода контрольных сигналов // Вопросы Радиоэлектроники, серия: Общие вопросы радиоэлектроники, 1997, выпуск 17, с. 67-74. А75. Kim Y.J., Tikhov Y., Patent, Republic of Korea, KR2003-0022520A (2003.03.17), "Structure of waveguide" (Distributed compensation of the parasitic reactance for double-ridge-waveguide-to-coaxial-line transitions). A76. Тихов Ю.И. Сверхоктавный компактный переход с Н-образного волновода на коаксиальную линию // Вопросы Радиоэлектроники, серия: Общие вопросы радиоэлектроники, 2002, выпуск 1 (20), с. 115-123. А77. Tikhov Y., Kim Y.J., Kim J.P. An Over-Octave Compact Transition from Double-Ridge Waveguide to Coaxial Line for Phased Array Feed // Proc. of 32th European Microwave Conference 2002, EuMW2002, Milan, Italy, September 2327, 2002, pp. 581-584.

A78. Tikhov Y., Kim Y.J., Kim J.P. Compact Broadband Transition from Double-Ridge Waveguide to Coaxial Line for Phased Array Feed // Proc. of 9th International Symposium on Antenna Technology and Applied Electromagnetics, ANTEM2002, St-Hubert, Montreal, Canada, July 30 - August 2, 2002, pp. 327330.

A79. Tikhov Y., Song I.S., Won J.H., Kim J.P. Compact broadband transition from double-ridge waveguide to coaxial line // IEE Electronics Letters, March 2003, Vol. 39, N. 6, pp. 530-532.

80. Matthaei G.L., Young L., Jones E.M.T. Microwave Filters, Impedance-Matching Networks, and Coupling Structures - New York: McGraw-Hill, 1964.

81. Ansoft High Frequency Structure Simulator HFSS™ - Торговая марка компании, www.ansoft.com

A82. Джиоев A.JI., Тихов Ю.И., Понкратов А.И., Патент, Российская Федерация, № 2237954 (2003.01.31), "Широкополосный волноводно-рупорный излучатель" // Открытия, изобретения. - Бюл. № 28 (2004.10.10).

83. Kuhn Е. Microwave Bandpass Filters Consisting of Rectangular Waveguides With 1-Dimensional Offsets // Circuit Theory and Applications, 1978, Vol. 6, pp. 13-29.

84. Schieblich C., Hinken J.H. Ka-band Y-circulators in integrated waveguide technology" // IEE Electronics Letters, 18th August, 1983, Vol. 19, N. 17, pp. 665666.

85. Hinken J. H. Band-pass filters in integrated waveguide technology and adapters to standard waveguides // Proc. of European Microwave Conference 1984, EuMC1984, 1984, pp. 299-304.

86. Meier U., Hinken J. H. A tunable FET amplifier in integrating waveguide technology // Proc. of European Microwave Conference 1986, EuMC1986, 1986, pp. 734-738.

87. Meier U., Hinken J.H., Stenzl W. A broadband FET amplifier in integrating waveguide technology with an E-plane microstrip insert // Proc. of European Microwave Conference 1987, EuMW1987, 1987, pp. 119-124.

88. Henze F., Modelski J., Hinken J. H. Investigation of the temperature sensitivity of dual-band dual-mode INWATE filters for satellite converters // Proc. of European Microwave Conference 1988, EuMC1988, 1988, pp. 956-961.

89. Kapilevich B.Yu. Analysis of dual mode INWATE resonator with evanescent mode coupling // Proc. of European Microwave Conference 1998, EuMC1998, Amsterdam, 1998, pp. 184-189.

90. Борщевский B.B., Колесников B.C., Моденов В.П., Пирогов Ю.А. Резонансные свойства диэлектрической призмы в прямоугольном волноводе // Радиотехника, 1985, N. 2, с. 78-79.

91. Гладун В.В., Колесников B.C., Моденов В.П., Пирогов Ю.А. Резонансно-дифракционные свойства диэлектрического параллелепипеда в прямоугольном волноводе // Изв. вузов. Радиофизика, 1986, т. 29, N. 12, с. 1509-1511.

92. Колесников B.C., Моденов В.П., Пирогов Ю.А., Свешников А.Г. Резонансная дифракция волны Ню на диэлектрической неоднородности в Н-плоскости волновода // Радиотехника и электроника, 1987, т. 32, N. 9, с. 18411848.

93. Груздев В.В., Моденов В.П., Фоминова Э.Е., Пирогов Ю.А. Дифракция на диэлектрических неоднородностях в запредельном волноводе с частичным заполнением // Вестник Московского университета. Физика. Астрономия. -1992, т. 33, N. 5, с. 79-81.

94. Lee С. С., Lin P. Microwave dielectric properties and micro structures of (Bai_xPbx)0-La203-4.7Ti02 ceramics // Japanese Journal of Applied Physics, 1998, Vol. 37, pp. 878-884.

95. Ohsato H., Komura A., Takagi Y., Nishigaki S., Okuda T. Microwave dielectric properties and sintering of Ba6-3xR8+2xTii8054 (R=Sm, x=2/3) solid solution with added rutile // Japanese Journal of Applied Physics, 1998, Vol. 37, pp. 5357-5359.

A96. Kim J.P, Tikhov Y., Patent, Republic of Korea, KR2002-0084453A (2002.11.09), "Surface mounting dielectric waveguide excitation structure".

97. Atia A. E., Williams A. E. Narrow bandpass waveguide filters // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1972, Vol. 20, N. 4, pp. 258265.

98. Fiedziuszko S. J. Dual-mode dielectric resonator loaded cavity filters // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1982, Vol. 30, N. 9, pp. 13111316.

99. Liang X.P., Zaki K.A., Atia A. E. Dual mode coupling by square corner cut in resonators and filters // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1992, Vol. 40, N. 12, pp. 2294-2302.

100. Ihmels R., Arndt F. Field theory CAD of L-shaped iris coupled mode launchers and dual-mode filters // IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest 1993, June 1993, pp. 765-768.

101. Mattes M., Mosig J., Guglielmi M. Six-pole triple mode filters in rectangular waveguide // IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest 2000, Vol. 3, June 2000, pp. 1775-1778.

102. Lastoria G., Gerini G., Guglielmi M., Emma F. CAD of triple-mode cavities in rectangular waveguide // IEEE Microwave and Guided Wave Letters, 1998, Vol. 8, N. 10, pp. 339-341.

A103. Tikhov Y., Kim J.P., Park K.M. A Novel Surface Mount Filter based on a Triple-Mode Ceramic Cavity // Proc. of IEEE Radio and Wireless Conference, RAWCON2001, August 19-22, 2001, Boston, USA, pp. 161-164. A104. Tikhov Y., Kim J.P. Surface Mount Filter with a Triple-Mode Ceramic Cavity // Microwave and Optical Technology Letters, 2002, Vol. 33, N. 5, pp. 373377.

A105. Tikhov Y., Kim J.P., Park K.M. Coupling between Triple-Mode Ceramic Waveguide Cavity and a Microstrip Circuit // Proc. of Asia - Pacific Radio Science Conference, AP-RASC'01, August 1-4, 2001, Tokyo, Japan, pp. 74. A106. Tikhov Y., Kim J.P. A New Surface Mount Filter with a Triple-Mode Ceramic Cavity // Telecommunications Review, 2001, Vol. 11, N. 5, pp. 773-780. A107. Tikhov Y., Kim J.P. Theoretical Analysis of Surface Mountable Triple-Mode Ceramic Cavity // IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 2002, Vol. 12, N. 8, pp. 302-304.

108. Arndt F. Status of the rigorous design of millimeter wave low insertion loss fin-line and metallic E-plane filters // Journ. Inst. Electron, and Telecommun. Eng., 1988, Vol. 34, N. 2, pp. 107-119.

109. Vahldieck R. Quasi-planar filters for millimeter-wave applications // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1989, Vol. 37, N. 2, pp. 324334.

110. Vahldieck R., Bornemann J., Arndt F., Grauerholz D. Optimized waveguide E-plane metal-insert filters for millimeter-wave applications // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1983, Vol. 31, N. 1, pp. 65-69.

111. Arndt F., Bornemann J., Vahldieck R., Grauerholz D. E-plane integrated circuit filters with improved stopband attenuation // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1984, Vol. 32, N. 10, pp. 1391-1394.

112. Vahldieck R., Bornemann J., Arndt F., Grauerholz D. Ж-band low insertion loss ¿'-plane filter // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1984, Vol. 32, N. l,pp. 133.

113. Гололобов В.П., Омельяненко М.Ю. Фильтры на основе многослойных металлических структур в волноводе // Радиотехника и электроника, 1988, N. 6, т.ЗЗ, с. 1105-1113.

114. Shih Y.C., Itoh Т., Bui L.Q. Computer-aided design of millimeter-wave Eplane filters // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1983, Vol. 31, N. l,pp. 135-142.

115. Bui L.Q., Ball D., Itoh T. Broad-Band Millimeter-Wave E-Plane Bandpass Filters // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1984, Vol. 32, N. 12, pp.1655-1658.

116. Vahldieck R., Hoefer W. Finline and Metal Insert Filters with Improved Passband Separation and Increased Stop-band Attenuation // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1985, Vol. 33, N. 12, pp. 1333-1339.

117. Гололобов В.П., Омельяненко М.Ю. Полосно-пропускающие фильтры на основе планарных металлодиэлектрических структур в Е-плоскости прямоугольного волновода // Изв. вузов. Радиоэлектроника, 1987, т.30, N. 1, с. 3-15.

118. Кириленко А.А., Рудь JI.A., Ткаченко В.И. Итерационная схема оптимизации волноводных полосно-пропускающих фильтров миллиметровых волн // Радиотехника и электроника, 1997, т.42, N. 4, с. 413421.

119. Vahldieck R., Bornemann J., Arndt F., Grauerholz D. Optimized waveguide E-plane metal insert filters for millimeter-wave applications // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1983, Vol. 31, N. 1, pp.65-69.

120. Arndt F., Bornemann J., Grauerholz D., Vahldieck R. Theory and design of low-insertion loss fin-line filters // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1982, Vol. 30, N. 2, pp. 155-163.

121. Itoh T., Kong K.S. Computer-aided design of evanescent - mode waveguide bandpass filter with nontouching E-plane fins // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1989, Vol. 37, N. 12, pp. 1998-2004.

122. Zhang Q., Itoh T. Computer-Aided Design of Evanescent-Mode Waveguide Filter with Nontouching E-Plane Fins // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1988, Vol. 36, N. 2, pp.404-412.

A123. Tikhov Y. Computer-aided design of evanescent-mode waveguide filter with E-plane diaphragms placed on a dielectric substrate // Proc. of URSI International Symposium on EM Theory, St.Petersburg, Russia, May 23-26, 1995, pp. 24-26.

A124. Tikhov Y., Ko J.H., Cho Y. K. A rigorous analysis and design of E-plane metal-dielectric filters // Proceeding of Conference on Microwave Technology and Wave Propagation, Seoul, Korea, May 1997, Vol.20, N. 1, pp. 80-83. A125. Tikhov Y., Ko J.H., Cho Y. K. Computer-Aided Design of E-plane Waveguide Filter // KEES, Korea Electromagnetic Engineering Society Conference, Chanweon, Korea, June, 1997, Proceeding, pp. 101-104.

126. Budimir D. Optimized E-plane bandpass filters with improved stopband performance" // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1997, Vol. 45, N. 2, pp. 212-220.

127. Dittloff J., Arndt F. Rigorous design of septate multiplexers with printed circuit elements // IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, 1988, pp. 431-434.

128. Dittloff J., Arndt F. Rigorous field theory design of millimeter-wave E-plane integrated circuit multiplexers // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1989, Vol. 37, N. 2, pp. 340-350.

129. Vahldieck R., Varailhon de la Filolie B. Computer-aided design of parallelconnected millimeter-wave diplexers/multiplexers // IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, 1988, pp. 435-438.

130. Morini A., Rozzi T., Angelis D. A Novel Matched Diplexer Configuration in E-plane Technology // IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest,

1993, pp. 1077- 1080.

131. Morini A., Rozzi T. Analysis of compact E-plane diplexers in rectangular waveguides // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1995, Vol. 43, N. 8, pp. 1834-1839.

A132. Tikhov Y., Sinelnikov Y. Low-cost Duplexers for LMDS & MAN Application // Proc. of MINT Millimeter-Wave International Symposium - Topical Symposium on Millimeter Waves, MINT-MIS2005 / TSMMW2005, Seoul, Korea, February 24-25, 2005, pp. 84-87.

133. Kirilenko A.A., Senkevich S.L., Tkachenko V.I., Tysik B.G. Waveguide Diplexer and Multiplexer Design // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1994, Vol. 42, N.7, Part II, pp. 1393-1396.

134. Morini A., Rozzi T. Design of'optimum' three port symmetrical junctions for diplexer application // IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest,

1994, pp. 739- 742.

135. Morini A., Rozzi T. Constraints to the optimum performance and bandwidth limitations of diplexers employing symmetric three-port junctions // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1996, Vol. 44, N. 2, pp. 242248.

A136. Tikhov Y. Rigorous analysis and design of a novel evanescent-mode waveguide diplexer // TBSR Symposium on Applied Electromagnetism, Metsovo, Greece, April 17-20, 1996, Proc., mmws 6.

A137. Tikhov Y. A full wave analysis and design of evanescent-mode waveguide diplexer // URSI International Symposium on EM Theory, Thessaloniki, Greece, May 25-28, 1998, Proc., Vol. 1, pp. 160-162.

A138. Tikhov Y. A rigorous analysis and design of evanescent-mode waveguide diplexer // Proc. of the XXVIII Moscow International Conference on Antenna Theory and Technology, September 22-24, 1998, Moscow, Russia, pp. 535538.

139. Wheeler H.A. Fundamental limitations of small antennas // Proceedings of the IRE, Dec. 1947, Vol. 35, pp. 1479-1484.

140. Chu L.J. Physical limitation on omni-directional antennas // Journal of Applied Physics, Dec. 1948, Vol. 19, pp. 1163-1175.

141. Harrington R.F. Effect of antenna size on gain, bandwidth and efficiency // Journal of Research of the National Bureau of Standards - D. Radio Propagation, Jan.-Feb. 1960, Vol. 64D,pp. 1-12.

142. McLean J.S. A re-examination of the fundamental limits on the radiation Q of electrically small antennas // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 1996, Vol. 44, N. 5, pp. 672-676.

143. Best S.R., Hanna D.L. A performance comparison of fundamental small-antenna designs" // IEEE Antennas and Propagation Magazine, 2010, Vol. 52, N.l, February 2010, pp. 47-70.

144. Skrivervik A.K., Zurcher J.-F., Staub O. and Mosig J.R. PCS antenna design: the challenge of miniaturisation // IEEE Antennas and Propagation Magazine, 2001, Vol. 43, N. 4, August 2001, pp. 12-27.

A145. Tikhov Y., Min Y.H., Patent, United States of America, US7353997B2, Issue date: Apr 8, 2008, Filing date: Jun 19, 2006, US20070164121 (2007.07.19), "RFID barcode and RFID barcode reading system".

A146. Tikhov Y., Min Y.H., Patent, European Patent Office, EP1811432A1 (2007.07.25), "RFID barcode and RFID barcode reading system". A147. Tikhov Y., Min Y.H., Patent, Japan, JP2007-188478A (2007.07.26), "RFID barcode and RFID barcode recognition system".

A148. Tikhov Y., Min Y.H., Patent, Republic of Korea, KR0732687B1 (2007.06.20), "RFID barcode and RFID barcode reading system", P2006-0003981 "RFID Barcodes with Inductors Connected into Split Resonators". 149. Azadegan R. and Sarabandi K. A novel approach for miniaturisation of slot antennas // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2003, Vol. 51, N. 3, pp. 421-429.

A150. Tikhov Y., Kim Y.J., Min Y.H. A Novel Radiator for Small Planar Antennas // Proc. of Asia-Pacific Microwave Conference, APMC2004, New Delhi, India, December 15-18, 2004, pp. 168-173.

A151. Tikhov Y., Kim Y., Min Y.H. A Novel Electrically Small Planar Radiating Element for Short Range Wireless Technologies // Proc. of IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and USNC/URSI National Radio Science Meeting, AP-S2005, Washington DC, USA, July 3-8, 2005, Vol. USNC/URSI, pp. 142.

152. Stutzman W.L., Thiele G.A. Antenna theory and design - New York: John Wiley & Sons, 1998.

A153. Tikhov Y., KimY., Min Y.H. Planar Radiator with Refined Slot Pattern for Electrically Small Antennas // IEE Proceedings Microwaves, Antennas and Propagation, 2006, Vol. 153, N.l, February 2006, pp. 19-24.

154. RT/duroid 5880 High Frequency Laminate // Trademark of Rogers Corporation, 100S. Roosevelt Ave, Chandler, AZ 85226, USA.

155. Star Act, multi-probe antenna measurement system // Trademark of Satimo, The Microwave Vision Company, 22 Avenue de la Baltique, Z.A. Courtaboeuf 91953, France, www.satimo.com

156. Ludwig A.C. The definition of cross polarization // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 1973, Vol. 21, N. 1, pp. 116-119.

A157. Tikhov Y., Min Y.H., Kim Y.J., Patent, United States of America, US7289076B2, Issue date: Oct 30, 2007, Filing date: Aug 22, 2005, "Small planar antenna with enhanced bandwidth and small strip radiator".

A158. Tikhov Y., Min Y.H., Kim Y.J., Patent, European Patent Office, EP1628359B1 (2007.10.03), "Small planar antenna with enhanced bandwidth and small strip radiator".

A159. Tikhov Y., Min Y.H., Kim Y.J., Patent, Japan, JP2006-060827A (2006.03.02), "Small sized antenna with enhanced bandwidth and small rectenna for radio frequency identification and wireless sensor transponder". A160. Tikhov Y., Min Y.H., Kim Y.J., Patent, Republic of Korea, KR2006-0049982A (2006.05.19), "Small planar antenna with enhanced bandwidth and small strip radiator, especially for not affecting radiation pattern, gain, and radiation efficiency", P2004-0066159 "Electrically small planar antenna with enhanced bandwidth".

A161. Tikhov Y., Min Y.H., Kim Y.J., Patent, United States of America,

US7355559B2, Issue date: Apr 8, 2008, Filing date: Aug 22, 2005, "Small planar

antenna with enhanced bandwidth and small strip radiator".

A162. Tikhov Y., Min Y.H., Kim Y.J., Patent, Japan, JP2006-060829A

(2006.03.02), "Small planar antenna with enhanced bandwidth and small strip

radiator".

A163. Tikhov Y., Kim Y.J., Min Y.H., Patent, Republic of Korea, P2005-0061666 (2005.07.08), "Printed Strip Radiator with Reduced Size".

A164. Tikhov Y., Nam K.W., Min Y.H. Planar Small Radiator for Short Range Applications // Proc. of IEEE International Symposium on Antennas and Propagation, AP-S2008, San Diego, California, USA, July 5-11, 2008, pp. 1-4. 165. Behdad N., Sarabandi K. Bandwidth enhancement and further size reduction of a class of miniaturized slot antennas // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2004, Vol. 52, N. 8, pp. 1928-1935.

A166. Tikhov Y., Min Y.H., Kim Y.E., Patent, United States of America, US268736B1, Issue date: Sep 11, 2007, Filing date: Oct 24, 2006, "Small rectenna for radio frequency identification transponder".

A167. Tikhov Y., Kim Y.E., Min Y.H., Patent, Republic of Korea, KR0756410B1 (2007.08.31), "Small Rectenna for RFID Transponder", P2006-0047549 "Small Rectenna for RFID Transponder".

168. Finkenzeller K. RFID handbook: Radio-frequency identification fundamentals and applications - New York: John Wiley and Sons, 1999. A169. Tikhov Y., Kim Y.W., Min Y.H., Patent, Republic of Korea, P2008-0125972, "Mechanically Tunable Coil Antenna for Proximity RFID Cards". A170. Tikhov Y., Min Y.H., Kim Y.W., Patent, United States of America, US20100147959A1, Pub date: Jun 17, 2010, Filing date: Dec 10, 2009, "Radio frequency identifier tag and method of fabrication".

A171. Koo S.Y., Tikhov Y., Song I.J., Koo S.G, Min Y.H., Nam K.W., Patent, Republic of Korea, P2008-0034770, "RFID Reader System, Antenna Return Loss, and RF Impedance Matching".

A172. Koo S.Y., Tikhov Y., Song I.J., Koo S.G, Min Y.H, Nam K.W, Patent, Republic of Korea, P2007-0130838, "RFID Reader System, Antenna Return Loss, and Tx leakage Control".

A173. Koo J.H., Song I.J, Koo S.G, Min Y.H, Nam K.W, Tikhov Y, Kim I.H, Patent, United States of America, US20090068957A1, Pub date: Mar 12, 2009, Filing date: Sep 5, 2008, "RFID reader compensating leakage signal and compensating method thereof'.

A174. Tikhov Y, Min Y.H, Patent, Republic of Korea, P2007-0103187, "Reconfigurable RFID Antenna and Polarization Hopping".

175. De Vita G, Iannaccone G. Design criteria for RF section of UHF and microwave passive RFID transponders // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 2005, Vol. 53, N. 9, pp. 2978-2990.

176. Nikitin P.V, Rao K.V.S, Lam S.F, Pillai V, Martinez R, Heinrich H. Power reflection coefficient analysis for complex impedances in RFID tag design // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 2005, Vol. 53, N. 9, pp. 27212725.

177. Rao K.V.S., Nikitin P.V., Lam S.F. Antenna design for UHF RFID tags: a review and a practical application // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2005, Vol. 53, N. 12, pp. 3870-3876.

178. Penttila, K., Keskilammi, M., Sydanheimo, L., Kivikoski, M. Radar cross-section analysis for passive RFID systems // IEE Proceedings Microwaves, Antennas and Propagation, 2006, Vol. 153, No.l, February 2006, pp.103-109.

179. Dobkin D.M., Weigand S.M. Environmental effects on RFID tag antennas // IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, 2005, Long Beach, California, USA, June 2005, pp. 135-138

180. Weigand S.M., Dobkin D.M. Multiple RFID tag plane arrays effects // Proc. of IEEE International Symposium on Antennas and Propagation, AP-S2006, Albuquerque, New Mexico, USA, July 2006, pp. 1027-1030.

181. Nikitin P.V., Rao K.V.S. Performance limitations of passive UHF RFID systems // Proc. of IEEE International Symposium on Antennas and Propagation, AP-S2006, Albuquerque, New Mexico, USA, July 2006, pp. 1011-1014.

A182. Tikhov Y., Song I.J., Min Y.H. Compact ultrahigh-frequency antenna designs for low-cost passive radio frequency identification transponders // IET Microwaves, Antennas and Propagation, 2005, Vol. 1, N. 5, October 2007, pp. 992-997.

A183. Tikhov Y. Comments on Antenna Design for UHF RFID Tags: A Review and a Practical Application // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2006, Vol. 54, N. 6, pp. 1906.

184. Karthaus U., and Fischer, M. Fully integrated passive UHF RFID transponder IC with 16.7-uW minimum RF input power // IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2003, Vol. 38, N. 10, pp. 1602-1608.

A185. Tikhov Y., Kim Y., Min Y.H. Electrically Small Antenna for RFID and Wireless Sensor Transponders // Proc. of International Symposium on Antennas and Propagation, ISAP2005, Seoul, Korea, August 3-5, 2005, vol. 3, pp. 10411044.

A186. Tikhov Y, Kim Y, Min Y.H. A Novel Small Antenna for Passive RFID Transponder // Proc. of 35th European Microwave Conference 2005, EuMW2005, Paris, France, October 3-7, 2005, pp. 257-260.

A187. Tikhov Y, Won J.H. Impedance-matching arrangement for microwave

transponder operating over plurality of bent installations of antenna // IEE

Electronics Letters, 2004, Vol. 40, N. 10, May 2004, pp. 574-575.

A188. Tikhov Y, Ku J.A, Won J.W, Patent, Republic of Korea, KR2005-

0102562A (2005.10.26), "Microwave transponder having circular window

structure for impedance matching", P2004-0027977 "Impedance Matching

Arrangement for Microwave Transponder with Flexible Antenna".

A189. Tikhov Y, Min Y.H, Kim Y.J, Patent, United States of America,

US7262740B2, Issue date: Aug 28, 2007, Filing date: Aug 22, 2005, "Small planar

antenna with enhanced bandwidth and small rectenna for RFID and wireless sensor

transponder".

A190. Tikhov A, Min Y.H, Kim Y.J, Patent, European Patent Office, EP1628360B1 (2007.10.10), "Small rectenna".

A191. Tikhov Y, Kim Y.J, Min Y.H, Patent, Republic of Korea, KR2006-0045003A (2006.05.16), "Small antenna having enhanced bandwidth and small rectenna for RFID and wireless sensor transponders, especially for having improved operational frequency bandwidth without influencing on radiation pattern, radiation efficiency, and polarization purity", P2005-0026496 "Small Rectenna for RFID and Wireless Sensor Transponders".

A192. Tikhov Y, Kim Y, Min Y.H. Compact Low Cost Antenna for Passive RFID Transponder" // Proc. of IEEE International Symposium on Antennas and Propagation, AP-S2006, Albuquerque, New Mexico, USA, July 9-14, 2006, pp. 1015-1018.

A193. Tikhov Y, Kim Y, Kim Y. Compact Antenna for Prospective RFID and Wireless Sensor Transponders // Proc. of 36th European Microwave Conference 2006, EuMW2006, Manchester, UK, September 10-15, 2006, pp. 587-590.

AI94. Tikhov Y., Song I.J., Min Y.H. Rectenna Design for Passive RFID Transponders // Proe. of 37th European Microwave Conference 2007, EuMW2007, Munich, Germany, October 8-12, 2007, pp. 995-998.

AI95. Tikhov Y., Song I.J., Min Y.H. Rectenna Design for Passive RFID Transponders // Proc. of 10th European Conference on Wireless Technology 2007, ECWT2007, Munich, Germany, October 8-12, 2007, pp. 237-240. A196. Tikhov Y., Shim D.H., Nam K.W., Song I.S. Refined Wide Band Modelling and Design of CMOS-Compatible Spiral Inductors with BCB Dielectric Layer // Proc. Of 33th European Microwave Conference 2003, EuMW2003, Munich, Germany, October 7-9, 2003, vol.1, pp. 57-60.

A197. Tikhov Y., Shim D.H., Nam K.W., Kim H.S., Song I. S. Wide Band Refined Modelling and Design of CMOS-Compatible Circular Spiral Inductors with BCB Dielectric Layer // Proc. of Asia-Pacific Microwave Conference, APMC2003, Seoul, Korea, November 4-7, 2003, vol. 3, pp. 2012-2015. A198. Song I.J., Tikhov Y., Min Y.H., Patent, United States of America, US20070139290A1, Pub date: Jun 21, 2007, Filing date: Jul 20, 2006, "RFID tag and RFID system having the same".

A199. Song I.J., Tikhov Y., Min Y.H., Patent, Republic of Korea, KR0659273B1 (2006.12.12), "RFID tag for correct impedance matching with RFID reader and RFID system equipped with the same", P2005-0124209 "Impedance Matching for RFID Tag".

A200. Tikhov Y., Min Y.H., Patent, Republic of Korea, KR0792256B1 (2007.12.31), "Rectenna for RFID Transponder", P2007-0001120 "Rectenna for RFID Transponder".