Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)

Для цитирования:

Скрипаль А. В., Пономарев Д. В., Рузанов О. М., Тимофеев И. О. Резонансные особенности в разрешенных и запрещенных зонах сверхвысокочастотных коаксиальных брэгговских структур с периодически чередующимся диэлектрическим заполнением // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2020. Т. 20, вып. 1. С. 29-41. DOI: 10.18500/1817-3020-2020-20-1-29-41

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
02.03.2020
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 295)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Радиофизика, электроника, акустика
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
621.372.2
DOI: 
10.18500/1817-3020-2020-20-1-29-41

Резонансные особенности в разрешенных и запрещенных зонах сверхвысокочастотных коаксиальных брэгговских структур с периодически чередующимся диэлектрическим заполнением

Авторы: 
Скрипаль Александр Владимирович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Пономарев Денис Викторович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Рузанов Олег Михайлович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Тимофеев Илья Олегович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

Исследована взаимосвязь строения разрешенных и запрещенных зон сверхвысокочастотной коаксиальной брэгговской структуры (КБС) с электрическими параметрами её структурных единиц. Показано, что в зависимости от соотношения электрических длин элементарных структурных единиц, КБС можно рассматривать как несколько вложенных друг в друга брэгговских решеток с различным числом ячеек. Установлено, что частотное положение дефектной моды в КБС с периодически чередующимся диэлектрическим заполнением практически не зависит от местоположения нарушения периодичности внутри КБС, а определяется электрофизическими параметрами слоя, нарушающего периодичность, при этом амплитуда дефектной моды максимальна при расположении нарушения периодичности в центре КБС.

Ключевые слова: 
коаксиальные брэгговские структуры
амплитудно-частотные характеристики
электрические длины элементарных структурных единиц
Дефектная мода
Список источников: 
  1. Усанов Д. А., Никитов С. А., Скрипаль А. В., Пономарев Д. В. Одномерные СВЧ фотонные кристаллы. Новые области применения. М. : ФИЗМАТЛИТ, 2018. 184 с.
  2. Беляев Б. А., Ходенков С. А., Шабанов В. Ф. Исследование частотно-селективных устройств, построенных на основе микрополоскового двумерного фотонного кристалла // Докл. АН. 2016. Т. 467, № 4. С. 400–404. DOI: https://doi.org/10.7868/S086956521610008X
  3. Kuriazidou C. A., Contopanagos H. F., Alexopolos N. G. Monolithic waveguide fi lters using printed photonic-bandgap materials // IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 2001. Vol. 49, № 2. P. 297–306. DOI: https://doi.org/10.1109/22.903089
  4. Ozbay E., Temelkuran B., Bayindir M. Microwave applications of photonic crystals // PIER. 2003. Vol. 41. P. 185–209. DOI: https://doi.org/10.2528/PIER02010808
  5. Burns Gerard W., Thayne I. G., Arnold J. M. Improvement of Planar Antenna Effi ciency When Integrated With a Millimetre-Wave Photonic // Proc. of European Conference on Wireless Technology. Amsterdam, Netherlands, 2004, 11–12th October. P. 229–232.
  6. Fernandes H. C. C., Medeiros J. L. G., Junior I. M. A., Brito D. B. Photonic Crystal at Millimeter Waves Applications // PIERS Online. 2007. Vol. 3, № 5. P. 689–694. DOI: https://doi.org/10.2529/PIERS060901105337
  7. El-Shaarawy H. B., Coccetti F., Plana R., El-Said M., Hashish E. A. Defected ground structures (DGS) and uniplanar compact-photonic band gap (UC-PBG) structures for reducing the size and enhancing the out-of-band rejection of microstrip bandpass ring resonator fi lters // WSEAS Trans. on Communications. 2008. Vol. 7, iss. 11. P. 1112–1121.
  8. Chul-Sik Kee, Mi-Young Jang, Sung-Il Kim, Ikmo Park, Lim H. Tuning and widening of stop bands of microstrip photonic band gap ring structures // Appl. Phys. Lett. 2005. Vol. 86. P. 181109. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1906315
  9. Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Абрамов А. В., Боголюбов А. С., Куликов М. Ю., Пономарев Д. В. Микрополосковые фотонные кристаллы и их использование для измерения параметров жидкостей // ЖТФ. 2010. Т. 80, вып. 8. C. 143–148.
  10. Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Романов А. В. Комплексная диэлектрическая проницаемость композитов на основе диэлектрических матриц и входящих в их состав углеродных нанотрубок // ЖТФ. 2011. Т. 81, вып. 1. С. 106–110.
  11. Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Абрамов А. В., Боголюбов А. С. Измерения толщины нанометровых слоев металла и электропроводности полупроводника в структурах металл–полупроводник по спектрам отражения и прохождения электромагнитного излучения // ЖТФ. 2006. Т. 76, вып. 5. С. 112–117.
  12. Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Абрамов А. В., Боголюбов А. С., Скворцов В. С., Мерданов М. К. Использование волноводных фотонных структур для измерения параметров нанометровых металлических слоев на изолирующих подложках // Известия вузов. Электроника. 2007. № 6. С. 25–32.
  13. Усанов Д. А., Никитов С. А., Скрипаль А. В., Пономарев Д. В., Латышева Е. В. Многопараметровые измерения эпитаксиальных полупроводниковых структур с использованием одномерных сверхвысокочастотных фотонных кристаллов // Радиотехника и электроника. 2016. Т. 61, № 1. С. 45–53. DOI: https://doi.org/10.7868/S0033849416010137
  14. Gomez A., Vegas A., Solano M. A., Lakhtakia A. On One- and Two-Dimensional Electromagnetic Band Gap Structures in Rectangular Waveguides at Microwave Frequencies // Electromagnetics. 2005. Vol. 25, iss. 5. P. 437–460. DOI: https://doi.org/10.1080/02726340590957443
  15. Мухортов В. М., Масычев С. И., Маматов А. А., Мухортов Вас. М. Электрически перестраиваемый фотонный кристалл на основе копланарного волновода с наноразмерной сегнетоэлектрической пленкой // Письма в ЖТФ. 2013. Т. 39, вып. 20. С. 70–76.
  16. Никитин Ал. А., Никитин Ан. А., Устинов А. Б., Lӓhderanta E., Калиникос Б. А. Сверхвысокочастотный фотонный кристалл на щелевой линии передачи с сегнетоэлектрической пленкой // ЖТФ. 2016. Т. 86, вып. 6. С. 115–120.
  17. Усанов Д. А., Никитов С. А., Скрипаль А. В., Рязанов Д. С. Брэгговские сверхвысокочастотные структуры на волноводно-щелевых линиях // Радио-техника и электроника. 2016. Т. 61, № 4. С. 321–326. DOI: https://doi.org/10.7868/S0033849416040124
  18. Усанов Д. А., Никитов С. А., Скрипаль А. В., Мерданов М. К., Евтеев С. Г. Волноводные фотонные кристаллы на резонансных диафрагмах с управляемыми n-i-p-i-n-диодами характеристиками // Радио-техника и электроника. 2018. № 1. С. 65–71. DOI: https://doi.org/10.7868/S0033849417010090
  19. Saib A., Huynen I. Periodic Metamaterials Combining Ferromagnetic Nanowires and Dielectric Structures for Planar Circuits Applications // Electro mag netics. 2006. Vol. 26, iss. 3–4. P. 261–277. DOI: https://doi.org/10.1080/02726340600570336
  20. Tae-Yeoul, Kai Chang. Uniplanar one-dimensional photonic-bandgap structures and resonators // IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 2001. Vol. 49, № 3. P. 549–553. DOI: https://doi.org/10.1109/22.910561
  21. Md. Nurunnabi Mollaha, Nemai C. Karmakar, Jeffrey S. Fu Uniform circular photonic bandgap structures (PBGSs) for harmonic suppression of a bandpass filter // International Journal of Electronics and Communications (AEÜ). 2008. Vol. 62. P. 717–724. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aeue.2006.10.007
  22. Nemai Chandra Karmakar, Mohammad Nurunnabi Mollah. Investigations Into Nonuniform Photonic-Bandgap Microstripline Low-Pass Filters // IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 2003. February. Vol. 51, № 2. P. 564–572. DOI: https://doi.org/10.1109/TMTT.2002.807817
  23. Kitahara Hideaki, Kawaguchi Tsuyoshi, Miyashita Junichi, Takeda Mitsuo Wada. Impurity Mode in Microstrip Line Photonic Crystal in Millimeter Wave Region // J. Phys. Soc. Jpn. 2003. April 15. Vol. 72, № 4. P. 951–955. DOI: https://doi.org/10.1143/JPSJ.72.951
  24. Ranjit D. Pradhan, George H. Watson. Impurity effects in coaxial-connector photonic crystals : A quasi-one-dimensional periodic system // Phys. Rev. B. 1999. Vol. 60, № 4. P. 2410–2415. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.60.2410
  25. Schneider Garrett J., Hanna Stefan, Davis Joshua L., Watson George H. Defect modes in coaxial photonic crystals // J. Appl. Phys. 2001. Vol. 90, № 6. P. 2642–2649. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1391220
  26. Tao Wei, Songping Wu, Jie Huang, Hai Xiao, Jun Fan Coaxial cable Bragg grating // Appl. Phys. Lett. 2011. Vol. 99. P. 113517.
  27. Jie Huang, Tao Wei, Xinwei Lan, Jun Fan, Hai Xiao. Coaxial cable Bragg grating sensors for l arge strain measurement with high accuracy // Sensors and Smart Structures Technologies for Civil, Mechanical, and Aerospace Systems 2012. Proc. of SPIE. Vol. 8345. P. 83452Z. DOI: https://doi.org/10.1063/1.3636406
  28. Насыбуллин А. Р., Морозов О. Г., Севастьянов А. А. Брэгговские сенсорные СВЧ-структуры на коаксиальном кабеле // Журн. радиоэлектроники. 2014. № 3. C. 1–17.
  29. Морозов Г. А., Морозов О. Г., Насыбуллин А. Р., Севастьянов А. А., Фархутдинов Р. В. Коаксиальные брэгговские СВЧ-структуры в сенсорных системах // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2014. Т. 17, № 3. С. 65–70.
  30. Сазонов Д. М. Антенны и устройства СВЧ : учебник для радиотехн. спец. вузов. М. : Высш. шк., 1988. 432 c.
  31. Фельдштейн А. Л., Явич Л. Р., Смирнов В. П. Справочник по элементам волноводной техники. 2-е изд., перераб. и доп. М. : Сов. радио, 1967. 651 c. 
Поступила в редакцию: 
18.11.2019
Принята к публикации: 
30.12.2019
Опубликована: 
02.03.2020
  • 1501 просмотр