Modelling of stratified dielectric medium stripline delay devices

Abstract

Problem of investigation of stripline delay devices in stratified dielectric medium is considered in the dissertation. Models of coupled and multiconductor microstrip lines in nonhomogenous dielectric medium are analyzed. Conditions for ensuring normal wave propagation in the lines are researched. Such lines can serve as the basis for stripline meander delay line modelling. The possibilities of equalizing phase velocities for odd and even normal wave propagation in coupled striplines in stratified dielectric medium are analyzed. The effect of air microlayer in double shielded stripline devices is reseached by using the created model. Techniques for synthesis, i.e. obtaining constructional parameters according to the desired electrical characteristics of multiconductor microstrip lines operating in even and odd normal mode have been created and researched. The proposed technique is based on iterative calculation of characterisitics by changing parameters, until the desired characteristic value is obtained. Effect of equalizing phase velocities of electromagnetic wave in strips of microstrip meander delay line to frequency characteristics have been investigated. Meander delay line based on the multiconductor line operating in even mode was designed and its characteristics were calculated using commercial software. Influence of air microlayer in packaged double shielded meander stripline delay line has been investigated. The delay line was designed and its characteristics were calculated by two different techniques – the proposed modelling technique combined with S-matrix method and modelled with comercial software based on the method of moments. A prototype double shielded meander delay line has been produced and its characteristics have been measured in order to check the correctness of the model.

Disertacijoje nagrinėjama juostelinių mikrobangų vėlinimo įtaisų sluoksniuotoje dielektrinėje terpėje modeliavimo problema. Išanalizuoti susietųjų ir daugialaidžių juostelinių linijų nevienalyčiame dielektrike modeliai, išnagrinėtos normaliųjų bangų režimo sudarymo sąlygos jose. Šios linijos naudojamos kaip pagrindas meandrinių vėlinimo linijų modeliams. Išnagrinėtos galimybės suvienodinti lyginės ir nelyginės bangų sklidimo greičius susietosiose juostelinėse linijose, naudojant daugiasluoksnę dielektrinę terpę. Naudojant sukurtus modelius išnagrinėta oro mikrosluoksnio įtaka dviekranių juostelinių įtaisų elektrinėms charakteristikoms. Sukurtos ir ištirtos daugialaidžių mikrojuostelinių linijų, veikiančių normaliųjų bangų režimu sintezės, t. y. konstrukcinių parametrų radimo pagal norimas elektrines charakteristikas radimo metodikos. Siūloma metodika grįsta iteraciniu charakteristikų skaičiavimu keičiant parametrus iki pasiekiamos norimos charakteristikos. Išnagrinėtos elektromagnetinių bangų fazinių greičių suvienodinimo įtaka meandrinės mikrojuostelinės vėlinimo linijos charakteristikoms. Suprojektuota ir komercine programine įranga ištirta meandrinė mikrojuostelinė vėlinimo linija, grįsta daugialaidės mikrojuostelinė linijos veikiančios lyginės modes režimu, modeliu. Išnagrinėta oro mikrosluoksnio įtaka dviekranės meandrinės juostelinės vėlinimo linijos charakteristikoms. Suprojektuota dviekranė meandrinė vėlinimo linija ir jos charakteristikos paskaičiuotos dviem metodais – hibridiniu metodu, grįstu baigtinių skirtumų ir S-parametrų matricų metodais, ir momentų metodu grįsta komercine programine įranga. Siekiant patikrinti kompiuterinio modeliavimo adekvatumą buvo pagamintas ir ekperimentiškai ištirtas dviekranės meandrinės vėlinimo linijos prototipas.