Mikrovlnná integrovaná technika ( M I T )

11

Mikrovlnná Mikrovlnná integrovaná technika integrovaná technika

((MM II TT))

Mikrovlnná Mikrovlnná integrovaná technika integrovaná technika

((MM II TT))druhý druhý

dielektrickýdielektrickýsubstrátsubstrát

druhý druhý dielektrickýdielektrický

substrátsubstrát

první první dielektrickýdielektrickýsubstrátsubstrát


vázaná vázaná vedenívedenívázaná vázaná vedenívedení

22

Historie vznikHistorie vznikuu mikrovlnné integrované techniky mikrovlnné integrované technikyHistorie vznikHistorie vznikuu mikrovlnné integrované techniky mikrovlnné integrované techniky

Klasická vlnovodová a koaxiální technikaKlasická vlnovodová a koaxiální technika –– rozvoj za rozvoj za 2. světové války a po jejím konci při rozvoji radiolokace2. světové války a po jejím konci při rozvoji radiolokace

Klasická vlnovodová a koaxiální technikaKlasická vlnovodová a koaxiální technika –– rozvoj za rozvoj za 2. světové války a po jejím konci při rozvoji radiolokace2. světové války a po jejím konci při rozvoji radiolokaceVýhody:Výhody:Výhody:Výhody: vyměnitelnost dílů a pasivních či aktivních obvodů, vyměnitelnost dílů a pasivních či aktivních obvodů,

mechanická robustnost;mechanická robustnost; vysoká jakost obvodů, nízké ztráty, dobrý odvod vysoká jakost obvodů, nízké ztráty, dobrý odvod

tepla, zpracování vysokých výkonů;tepla, zpracování vysokých výkonů; možnost dostavení a doladění obvodu;možnost dostavení a doladění obvodu;

vyměnitelnost dílů a pasivních či aktivních obvodů, vyměnitelnost dílů a pasivních či aktivních obvodů, mechanická robustnost;mechanická robustnost;

vysoká jakost obvodů, nízké ztráty, dobrý odvod vysoká jakost obvodů, nízké ztráty, dobrý odvod tepla, zpracování vysokých výkonů;tepla, zpracování vysokých výkonů;

možnost dostavení a doladění obvodu;možnost dostavení a doladění obvodu;

Nevýhody:Nevýhody:Nevýhody:Nevýhody: drahá kusová výroba, velké rozměry, váha, příkon, drahá kusová výroba, velké rozměry, váha, příkon, spotřeba materiálu;spotřeba materiálu;

konstrukční neslučitelnost s miniaturními aktivními konstrukční neslučitelnost s miniaturními aktivními součástkami;součástkami;

omezené kmitočtové pásmo.omezené kmitočtové pásmo.

drahá kusová výroba, velké rozměry, váha, příkon, drahá kusová výroba, velké rozměry, váha, příkon, spotřeba materiálu;spotřeba materiálu;

konstrukční neslučitelnost s miniaturními aktivními konstrukční neslučitelnost s miniaturními aktivními součástkami;součástkami;

omezené kmitočtové pásmo.omezené kmitočtové pásmo.

33

Mikrovlnné páskové obvodyMikrovlnné páskové obvody –– počátkem 50. let přechod počátkem 50. let přechod od koaxiálních struktur k plochým páskovým strukturám, od koaxiálních struktur k plochým páskovým strukturám, především k především k symetrickému páskovému vedení symetrickému páskovému vedení se vzdu-se vzdu-chovým dielektrikem.chovým dielektrikem.

Mikrovlnné páskové obvodyMikrovlnné páskové obvody –– počátkem 50. let přechod počátkem 50. let přechod od koaxiálních struktur k plochým páskovým strukturám, od koaxiálních struktur k plochým páskovým strukturám, především k především k symetrickému páskovému vedení symetrickému páskovému vedení se vzdu-se vzdu-chovým dielektrikem.chovým dielektrikem.

Přechod od koaxiálního vedení Přechod od koaxiálního vedení k symetrickému páskovému vedeník symetrickému páskovému vedeníPřechod od koaxiálního vedení Přechod od koaxiálního vedení k symetrickému páskovému vedeník symetrickému páskovému vedení

44

Přechod k pevným nízkoztrátovým dielektrickým materiálům Přechod k pevným nízkoztrátovým dielektrickým materiálům s vysokou permitivitou počátkem 60. let - s vysokou permitivitou počátkem 60. let - MIKROVLNNÉ MIKROVLNNÉ INTEGROVANÉ OBVODY (INTEGROVANÉ OBVODY (MIOMIO, , MICMIC).).

Přechod k pevným nízkoztrátovým dielektrickým materiálům Přechod k pevným nízkoztrátovým dielektrickým materiálům s vysokou permitivitou počátkem 60. let - s vysokou permitivitou počátkem 60. let - MIKROVLNNÉ MIKROVLNNÉ INTEGROVANÉ OBVODY (INTEGROVANÉ OBVODY (MIOMIO, , MICMIC).).

19601960 –– 1980 1980 prudký rozvoj prudký rozvoj hybridní mikrovlnné integrace hybridní mikrovlnné integrace až po pásmo milimetrových vln.až po pásmo milimetrových vln.

19601960 –– 1980 1980 prudký rozvoj prudký rozvoj hybridní mikrovlnné integrace hybridní mikrovlnné integrace až po pásmo milimetrových vln.až po pásmo milimetrových vln.

Od 70. let se paralelně s hybridní integrací rozvíjí technika Od 70. let se paralelně s hybridní integrací rozvíjí technika monolitických mikrovlnných integrovaných obvodů monolitických mikrovlnných integrovaných obvodů ((MMIOMMIO, , MMICMMIC).).

Od 70. let se paralelně s hybridní integrací rozvíjí technika Od 70. let se paralelně s hybridní integrací rozvíjí technika monolitických mikrovlnných integrovaných obvodů monolitických mikrovlnných integrovaných obvodů ((MMIOMMIO, , MMICMMIC).).

Od konce 80. let intenzivní přechod ke Od konce 80. let intenzivní přechod ke kombinovaným a kombinovaným a složeným MIO pro milimetrová vlnová pásma složeným MIO pro milimetrová vlnová pásma včetně včetně rozvoje příslušné polovodičové techniky.rozvoje příslušné polovodičové techniky.

Od konce 80. let intenzivní přechod ke Od konce 80. let intenzivní přechod ke kombinovaným a kombinovaným a složeným MIO pro milimetrová vlnová pásma složeným MIO pro milimetrová vlnová pásma včetně včetně rozvoje příslušné polovodičové techniky.rozvoje příslušné polovodičové techniky.

55

MMikrovlnnikrovlnnýý integrovanintegrovanýý obvod obvodMMikrovlnnikrovlnnýý integrovanintegrovanýý obvod obvod

planární uspořádání obvodůplanární uspořádání obvodů malé rozměry, malá hmotnostmalé rozměry, malá hmotnost nízká spotřeba surovin (kovů, polovodičů, di-nízká spotřeba surovin (kovů, polovodičů, di-

elektrik, magnetik)elektrik, magnetik) menší pracnost, vyšší reprodukovatelnost vý-menší pracnost, vyšší reprodukovatelnost vý-

roby, sériovost, nižší výrobní nákladyroby, sériovost, nižší výrobní náklady vyšší spolehlivost a stabilnost parametrů obvoduvyšší spolehlivost a stabilnost parametrů obvodu větší širokopásmovost obvodůvětší širokopásmovost obvodů kompatibilnost montáže s polovodičovými prvkykompatibilnost montáže s polovodičovými prvky

planární uspořádání obvodůplanární uspořádání obvodů malé rozměry, malá hmotnostmalé rozměry, malá hmotnost nízká spotřeba surovin (kovů, polovodičů, di-nízká spotřeba surovin (kovů, polovodičů, di-

elektrik, magnetik)elektrik, magnetik) menší pracnost, vyšší reprodukovatelnost vý-menší pracnost, vyšší reprodukovatelnost vý-

roby, sériovost, nižší výrobní nákladyroby, sériovost, nižší výrobní náklady vyšší spolehlivost a stabilnost parametrů obvoduvyšší spolehlivost a stabilnost parametrů obvodu větší širokopásmovost obvodůvětší širokopásmovost obvodů kompatibilnost montáže s polovodičovými prvkykompatibilnost montáže s polovodičovými prvky

MMikrovlnnikrovlnnýý integrovanintegrovanýý obvod obvodMMikrovlnnikrovlnnýý integrovanintegrovanýý obvod obvod

pracuje v mikrovlnném pásmu kmitočtů;pracuje v mikrovlnném pásmu kmitočtů; vyznačuje se planární strukturou (převážně);vyznačuje se planární strukturou (převážně); obvykle slučuje činnost několika dílčích obvodů obvykle slučuje činnost několika dílčích obvodů

spojených uvnitř MIO bez přístupu uživatele;spojených uvnitř MIO bez přístupu uživatele; má malou hmotnost a malé rozměry.má malou hmotnost a malé rozměry.

pracuje v mikrovlnném pásmu kmitočtů;pracuje v mikrovlnném pásmu kmitočtů; vyznačuje se planární strukturou (převážně);vyznačuje se planární strukturou (převážně); obvykle slučuje činnost několika dílčích obvodů obvykle slučuje činnost několika dílčích obvodů

spojených uvnitř MIO bez přístupu uživatele;spojených uvnitř MIO bez přístupu uživatele; má malou hmotnost a malé rozměry.má malou hmotnost a malé rozměry.

Výhody MIOVýhody MIOVýhody MIOVýhody MIO

88

hybridníhybridní(HMIO)(HMIO)

hybridníhybridní(HMIO)(HMIO)

monolitickémonolitické(MMIO)(MMIO)

monolitickémonolitické(MMIO)(MMIO)

kombinované kombinované pro mm vlnypro mm vlny

kombinované kombinované pro mm vlnypro mm vlny

„„klasické“klasické“L L ,, C C ,, R R

„„klasické“klasické“L L ,, C C ,, R R

z krátkých z krátkých úseků vedeníúseků vedení

L L ,, C C ,, R R

z krátkých z krátkých úseků vedeníúseků vedení

L L ,, C C ,, R R

monolitickémonolitickéC C ,, R R

monolitickémonolitickéC C ,, R R

symetrické symetrické mikropáskovémikropáskovésymetrické symetrické

mikropáskovémikropáskové

s rozloženými parametrys rozloženými parametryll >>>> gg

s rozloženými parametrys rozloženými parametryll >>>> gg

se soustředěnými parametryse soustředěnými parametryll << << gg

se soustředěnými parametryse soustředěnými parametryll << << gg

nesymetrické nesymetrické mikropáskovémikropáskovénesymetrické nesymetrické mikropáskovémikropáskové

koplanárníkoplanárníkoplanárníkoplanární

štěrbinovéštěrbinovéštěrbinovéštěrbinové

objemové MIOobjemové MIOobjemové MIOobjemové MIO

ploutvová vedeníploutvová vedeníploutvová vedeníploutvová vedení

MIKROVLNNÉ INTEGROVANÉ OBVODY (MIO)MIKROVLNNÉ INTEGROVANÉ OBVODY (MIO)MIKROVLNNÉ INTEGROVANÉ OBVODY (MIO)MIKROVLNNÉ INTEGROVANÉ OBVODY (MIO)

planární vlnovodyplanární vlnovodyplanární vlnovodyplanární vlnovody

99

Hybridní mHybridní mikrovlnnikrovlnnéé integrovanintegrovanéé obvody obvodyHybridní mHybridní mikrovlnnikrovlnnéé integrovanintegrovanéé obvody obvody

Pasivní mikrovlnné obvody se vytvářejí nanesením vodivých Pasivní mikrovlnné obvody se vytvářejí nanesením vodivých pásků na pevnou dielektrickou podložku (tzv. pásků na pevnou dielektrickou podložku (tzv. substrátsubstrát) ve ) ve tvaru vytvářeného obvodu (tzv. tvaru vytvářeného obvodu (tzv. vodivý motivvodivý motiv). Polovodičové ). Polovodičové a další součástky jsou do obvodu vsazovány (zapouzdřené či a další součástky jsou do obvodu vsazovány (zapouzdřené či nezapouzdřené) jako diskrétní prvky (tzv. nezapouzdřené) jako diskrétní prvky (tzv. čipyčipy), a to pájením ), a to pájením nebo ultrazvukovým svařováním. nebo ultrazvukovým svařováním. Hybridní technologie MIO Hybridní technologie MIO umožňuje vzájemně nezávislou optimalizaci použitých umožňuje vzájemně nezávislou optimalizaci použitých aktivních součástek a pasivních mikropáskových obvodů.aktivních součástek a pasivních mikropáskových obvodů.

Pasivní mikrovlnné obvody se vytvářejí nanesením vodivých Pasivní mikrovlnné obvody se vytvářejí nanesením vodivých pásků na pevnou dielektrickou podložku (tzv. pásků na pevnou dielektrickou podložku (tzv. substrátsubstrát) ve ) ve tvaru vytvářeného obvodu (tzv. tvaru vytvářeného obvodu (tzv. vodivý motivvodivý motiv). Polovodičové ). Polovodičové a další součástky jsou do obvodu vsazovány (zapouzdřené či a další součástky jsou do obvodu vsazovány (zapouzdřené či nezapouzdřené) jako diskrétní prvky (tzv. nezapouzdřené) jako diskrétní prvky (tzv. čipyčipy), a to pájením ), a to pájením nebo ultrazvukovým svařováním. nebo ultrazvukovým svařováním. Hybridní technologie MIO Hybridní technologie MIO umožňuje vzájemně nezávislou optimalizaci použitých umožňuje vzájemně nezávislou optimalizaci použitých aktivních součástek a pasivních mikropáskových obvodů.aktivních součástek a pasivních mikropáskových obvodů.

Hybridní mikrovlnné integrované obvody a subsystémy (HMIO) Hybridní mikrovlnné integrované obvody a subsystémy (HMIO) představují dnes nejrozšířenější a běžně využívanou formu představují dnes nejrozšířenější a běžně využívanou formu mikrovlnné integrace až do kmitočtů cca 26 GHz, příp. i výšemikrovlnné integrace až do kmitočtů cca 26 GHz, příp. i výše..

Hybridní mikrovlnné integrované obvody a subsystémy (HMIO) Hybridní mikrovlnné integrované obvody a subsystémy (HMIO) představují dnes nejrozšířenější a běžně využívanou formu představují dnes nejrozšířenější a běžně využívanou formu mikrovlnné integrace až do kmitočtů cca 26 GHz, příp. i výšemikrovlnné integrace až do kmitočtů cca 26 GHz, příp. i výše..

1010

Základní Základní typy typy pasivních pasivních hybridních hybridních mikrovlnných mikrovlnných integrovaných integrovaných strukturstruktur

(příčné průřezy)(příčné průřezy)

Základní Základní typy typy pasivních pasivních hybridních hybridních mikrovlnných mikrovlnných integrovaných integrovaných strukturstruktur

(příčné průřezy)(příčné průřezy)

Symetrické mikropáskové vedeníSymetrické mikropáskové vedenístriplinestripline

Symetrické mikropáskové vedeníSymetrické mikropáskové vedenístriplinestripline

Nesymetrické mikropáskové vedení Nesymetrické mikropáskové vedení (otevřené)(otevřené)microstripmicrostrip

Nesymetrické mikropáskové vedení Nesymetrické mikropáskové vedení (otevřené)(otevřené)microstripmicrostrip

Stíněné nesymetrické mikropásko-Stíněné nesymetrické mikropásko-vé vedenívé vedeníshielded microstripshielded microstrip

Stíněné nesymetrické mikropásko-Stíněné nesymetrické mikropásko-vé vedenívé vedeníshielded microstripshielded microstrip

1111

Obrácené (inverzní) nesymetrické Obrácené (inverzní) nesymetrické mikropáskové vedenímikropáskové vedeníinverted microstripinverted microstrip

Obrácené (inverzní) nesymetrické Obrácené (inverzní) nesymetrické mikropáskové vedenímikropáskové vedeníinverted microstripinverted microstrip

Mikropáskové vedení se zavěše-Mikropáskové vedení se zavěše-ným substrátem (s vysokým Q)ným substrátem (s vysokým Q)suspended microstripsuspended microstrip

Mikropáskové vedení se zavěše-Mikropáskové vedení se zavěše-ným substrátem (s vysokým Q)ným substrátem (s vysokým Q)suspended microstripsuspended microstrip

Mikropáskové vedení s překryvnou Mikropáskové vedení s překryvnou dielektrickou vrstvoudielektrickou vrstvoumicrostrip with overlaymicrostrip with overlay

Mikropáskové vedení s překryvnou Mikropáskové vedení s překryvnou dielektrickou vrstvoudielektrickou vrstvoumicrostrip with overlaymicrostrip with overlay

1212

Koplanární vedeníKoplanární vedenícoplanar strips (CPS)coplanar strips (CPS)

Koplanární vedeníKoplanární vedenícoplanar strips (CPS)coplanar strips (CPS)

symetrickésymetrickésymetrickésymetrické nesymetrickénesymetrickénesymetrickénesymetrické

Koplanární vlnovodKoplanární vlnovodcoplanar waveguide coplanar waveguide (CPW)(CPW)

Koplanární vlnovodKoplanární vlnovodcoplanar waveguide coplanar waveguide (CPW)(CPW) symetrickýsymetrickýsymetrickýsymetrický nesymetrickýnesymetrickýnesymetrickýnesymetrický

Koplanární vlnovod Koplanární vlnovod s horní stínicí deskous horní stínicí deskou

Koplanární vlnovod Koplanární vlnovod s horní stínicí deskous horní stínicí deskou

1313

Koplanární vlnovod s pokoveným Koplanární vlnovod s pokoveným substrátemsubstrátemconductor-backed CPWconductor-backed CPW

Koplanární vlnovod s pokoveným Koplanární vlnovod s pokoveným substrátemsubstrátemconductor-backed CPWconductor-backed CPW

Oboustranně stíněný koplanární Oboustranně stíněný koplanární vlnovodvlnovod

Oboustranně stíněný koplanární Oboustranně stíněný koplanární vlnovodvlnovod

Vícevrstvý koplanární vlnovodVícevrstvý koplanární vlnovodmultilayer CPWmultilayer CPW

Vícevrstvý koplanární vlnovodVícevrstvý koplanární vlnovodmultilayer CPWmultilayer CPW

1414

Štěrbinové vedeníŠtěrbinové vedeníslotlineslotline

Štěrbinové vedeníŠtěrbinové vedeníslotlineslotline

koplanární vedeníkoplanární vedeníkoplanární vedeníkoplanární vedení

Vázaná mikropásková vedeníVázaná mikropásková vedenícoupled microstripscoupled microstrips

Vázaná mikropásková vedeníVázaná mikropásková vedenícoupled microstripscoupled microstrips

Vázaná štěrbinová vedeníVázaná štěrbinová vedení Vázaná štěrbinová vedeníVázaná štěrbinová vedení

Vázané koplanární vlnovodyVázané koplanární vlnovody Vázané koplanární vlnovodyVázané koplanární vlnovody

1515

Některé technologické otázky hybridních MIONěkteré technologické otázky hybridních MIONěkteré technologické otázky hybridních MIONěkteré technologické otázky hybridních MIO

Základní požadavky na dielektrické substráty HMIOZákladní požadavky na dielektrické substráty HMIOZákladní požadavky na dielektrické substráty HMIOZákladní požadavky na dielektrické substráty HMIO

vysoká relativní permitivita vysoká relativní permitivita rr (konstantní v použitém rozsahu (konstantní v použitém rozsahu kmitočtů a teplot);kmitočtů a teplot);

co nejmenší činitel dielektrických ztrát tgco nejmenší činitel dielektrických ztrát tg δδ (jeho kmitočtová (jeho kmitočtová a teplotní stálost);a teplotní stálost);

homogennost, izotropnost, vysoká tepelná vodivosthomogennost, izotropnost, vysoká tepelná vodivost;; rozměrová stabilnostrozměrová stabilnost (teplotní, vlhkostní, během výrobního (teplotní, vlhkostní, během výrobního

procesu, stárnutím);procesu, stárnutím); schopnost schopnost povrchové metalizacepovrchové metalizace, adheze vůči nanášeným , adheze vůči nanášeným

kovům;kovům; konstantní tloušťka podložky, hladký povrchkonstantní tloušťka podložky, hladký povrch;; dobré fyzikální, chemické a mechanické vlastnostidobré fyzikální, chemické a mechanické vlastnosti (pevnost, (pevnost,

křehkost, pružnost, opracovatelnost).křehkost, pružnost, opracovatelnost).

vysoká relativní permitivita vysoká relativní permitivita rr (konstantní v použitém rozsahu (konstantní v použitém rozsahu kmitočtů a teplot);kmitočtů a teplot);

co nejmenší činitel dielektrických ztrát tgco nejmenší činitel dielektrických ztrát tg δδ (jeho kmitočtová (jeho kmitočtová a teplotní stálost);a teplotní stálost);

homogennost, izotropnost, vysoká tepelná vodivosthomogennost, izotropnost, vysoká tepelná vodivost;; rozměrová stabilnostrozměrová stabilnost (teplotní, vlhkostní, během výrobního (teplotní, vlhkostní, během výrobního

procesu, stárnutím);procesu, stárnutím); schopnost schopnost povrchové metalizacepovrchové metalizace, adheze vůči nanášeným , adheze vůči nanášeným

kovům;kovům; konstantní tloušťka podložky, hladký povrchkonstantní tloušťka podložky, hladký povrch;; dobré fyzikální, chemické a mechanické vlastnostidobré fyzikální, chemické a mechanické vlastnosti (pevnost, (pevnost,

křehkost, pružnost, opracovatelnost).křehkost, pružnost, opracovatelnost).

1616

1717

Dva základní problémy řešení planárních struktur :Dva základní problémy řešení planárních struktur :Dva základní problémy řešení planárních struktur :Dva základní problémy řešení planárních struktur :

1.1. ZZnačné rozptylové elektromagnetické pole kolem páskových načné rozptylové elektromagnetické pole kolem páskových vodičů vodičů - nelze zanedbat- nelze zanedbat..

2.2. PPříčná nehomogennost většiny struktur říčná nehomogennost většiny struktur šíří se hybridní šíří se hybridní elektromagnetická vlna elektromagnetická vlna HEMHEM s disperzí s disperzí - nelze řešit přesně - nelze řešit přesně analyticky.analyticky.

1.1. ZZnačné rozptylové elektromagnetické pole kolem páskových načné rozptylové elektromagnetické pole kolem páskových vodičů vodičů - nelze zanedbat- nelze zanedbat..

2.2. PPříčná nehomogennost většiny struktur říčná nehomogennost většiny struktur šíří se hybridní šíří se hybridní elektromagnetická vlna elektromagnetická vlna HEMHEM s disperzí s disperzí - nelze řešit přesně - nelze řešit přesně analyticky.analyticky.

Přibližné Přibližné (avšak dostatečně přesné)(avšak dostatečně přesné) řešení: řešení: místo hybridní místo hybridní vlny HEM se předpokládá, že se ve struktuře vlny HEM se předpokládá, že se ve struktuře šíří tzv. šíří tzv. vlna kvazi-TEMvlna kvazi-TEM

Přibližné Přibližné (avšak dostatečně přesné)(avšak dostatečně přesné) řešení: řešení: místo hybridní místo hybridní vlny HEM se předpokládá, že se ve struktuře vlny HEM se předpokládá, že se ve struktuře šíří tzv. šíří tzv. vlna kvazi-TEMvlna kvazi-TEM

RRelativně jednoduché matematickéelativně jednoduché matematické zpracování zpracování názorné a dobře názorné a dobře interpretovatelné výsledkyinterpretovatelné výsledky pro analýzu a syntézu pro analýzu a syntézu kmitočtové kmitočtové

omezení na „nižší“ GHz pásmaomezení na „nižší“ GHz pásma (lze korigovat disperzními modely) (lze korigovat disperzními modely)..

RRelativně jednoduché matematickéelativně jednoduché matematické zpracování zpracování názorné a dobře názorné a dobře interpretovatelné výsledkyinterpretovatelné výsledky pro analýzu a syntézu pro analýzu a syntézu kmitočtové kmitočtové

omezení na „nižší“ GHz pásmaomezení na „nižší“ GHz pásma (lze korigovat disperzními modely) (lze korigovat disperzními modely)..

hh

Nesymetrické mikropáskové Nesymetrické mikropáskové vedení vedení (microstrip)(microstrip)nejčastěji používaný typnejčastěji používaný typhybridní přenosové strukturyhybridní přenosové struktury

Nesymetrické mikropáskové Nesymetrické mikropáskové vedení vedení (microstrip)(microstrip)nejčastěji používaný typnejčastěji používaný typhybridní přenosové strukturyhybridní přenosové struktury

vodivý pásekvodivý pásekvodivý pásekvodivý pásek

dielektrická podložkadielektrická podložka(substrát)(substrát)

dielektrická podložkadielektrická podložka(substrát)(substrát)

vodivávodivázemnicí deskazemnicí deskavodivávodivázemnicí deskazemnicí deska

1. problém1. problém1. problém1. problém

Řeší se příčně homogenní Řeší se příčně homogenní nesymetrické páskové vedení nesymetrické páskové vedení s čistou vlnou TEM. Řeší se s čistou vlnou TEM. Řeší se Laplaceova rovnice ΔLaplaceova rovnice Δ = 0 = 0

metodou konformního metodou konformního zobrazenízobrazení..

Řeší se příčně homogenní Řeší se příčně homogenní nesymetrické páskové vedení nesymetrické páskové vedení s čistou vlnou TEM. Řeší se s čistou vlnou TEM. Řeší se Laplaceova rovnice ΔLaplaceova rovnice Δ = 0 = 0

metodou konformního metodou konformního zobrazenízobrazení..

1818

1919

konformní konformní transformacetransformace


ww

Efektivní šířkaEfektivní šířka nesymetrického mikropáskového vedení s nulovou nesymetrického mikropáskového vedení s nulovou tloušťkou horního pásku (tloušťkou horního pásku (tt = 0) = 0)

Efektivní šířkaEfektivní šířka nesymetrického mikropáskového vedení s nulovou nesymetrického mikropáskového vedení s nulovou tloušťkou horního pásku (tloušťkou horního pásku (tt = 0) = 0)

pro úzké mikropáskové vedení pro úzké mikropáskové vedení ww // hh 1 1pro úzké mikropáskové vedení pro úzké mikropáskové vedení ww // hh 1 1

pro široké mikropáskové vedení pro široké mikropáskové vedení ww // hh 11pro široké mikropáskové vedení pro široké mikropáskové vedení ww // hh 11

wwefef

Všechny parametry nesymetrického páskového vedení se určují jako Všechny parametry nesymetrického páskového vedení se určují jako parametry jeho konformně sdruženého obrazu bez rozptylového pole parametry jeho konformně sdruženého obrazu bez rozptylového pole

a přepoča přepočííttajíají se zpět se zpět do původní struktury do původní struktury..

Všechny parametry nesymetrického páskového vedení se určují jako Všechny parametry nesymetrického páskového vedení se určují jako parametry jeho konformně sdruženého obrazu bez rozptylového pole parametry jeho konformně sdruženého obrazu bez rozptylového pole

a přepoča přepočííttajíají se zpět se zpět do původní struktury do původní struktury..

wwefef == wwef ef ((ww, , hh)) podle použité podle použité

zobrazovací funkcezobrazovací funkce

wwefef == wwef ef ((ww, , hh)) podle použité podle použité


ww

hh

00

0

2020

2. problém2. problém2. problém2. problém

Hybridní elektromagnetickou vlnu HEM lze na relativně nízkých Hybridní elektromagnetickou vlnu HEM lze na relativně nízkých mikrovlnných kmitočtech aproximovat tzv. mikrovlnných kmitočtech aproximovat tzv. vlnou kvazi-TEMvlnou kvazi-TEM. Mikro-. Mikro-páskové vedení se pak řeší pro vlnu kvazi-TEM (viz páskové vedení se pak řeší pro vlnu kvazi-TEM (viz 1.1. problém). problém). Příčná nehomogennost mikropáskového vedení na dielektrické Příčná nehomogennost mikropáskového vedení na dielektrické podložce se respektuje zavedením pojmu podložce se respektuje zavedením pojmu efektivní permitivitaefektivní permitivita..

Hybridní elektromagnetickou vlnu HEM lze na relativně nízkých Hybridní elektromagnetickou vlnu HEM lze na relativně nízkých mikrovlnných kmitočtech aproximovat tzv. mikrovlnných kmitočtech aproximovat tzv. vlnou kvazi-TEMvlnou kvazi-TEM. Mikro-. Mikro-páskové vedení se pak řeší pro vlnu kvazi-TEM (viz páskové vedení se pak řeší pro vlnu kvazi-TEM (viz 1.1. problém). problém). Příčná nehomogennost mikropáskového vedení na dielektrické Příčná nehomogennost mikropáskového vedení na dielektrické podložce se respektuje zavedením pojmu podložce se respektuje zavedením pojmu efektivní permitivitaefektivní permitivita..



efef

wwefef

hh

efef = = efef ( (rr , , ww, , hh))podle použité podle použité


efef = = efef ( (rr , , ww, , hh))podle použité podle použité


2121

Efektivní permitivitaEfektivní permitivita nesymetrického mikropáskového vedení (její nesymetrického mikropáskového vedení (její relativní hodnota)relativní hodnota)

Efektivní permitivitaEfektivní permitivita nesymetrického mikropáskového vedení (její nesymetrického mikropáskového vedení (její relativní hodnota)relativní hodnota)

pro úzké pro úzké mikropáskové vedení mikropáskové vedení

ww // hh 1 1

pro úzké pro úzké mikropáskové vedení mikropáskové vedení

ww // hh 1 1pro široké mikropáskové vedení pro široké mikropáskové vedení ww // hh 11pro široké mikropáskové vedení pro široké mikropáskové vedení ww // hh 11

Relativní hodnota efektivní permitivity nesymetrického mikropás-Relativní hodnota efektivní permitivity nesymetrického mikropás-kového vedení může nabývat pouze hodnotkového vedení může nabývat pouze hodnotRelativní hodnota efektivní permitivity nesymetrického mikropás-Relativní hodnota efektivní permitivity nesymetrického mikropás-kového vedení může nabývat pouze hodnotkového vedení může nabývat pouze hodnot

ww // h h ww // h h ww // h h 0 0ww // h h 0 0

2222

Fázová Fázová aa skupinová rychlost vlny kvazi-TEM skupinová rychlost vlny kvazi-TEM na nesymetrickém na nesymetrickém mikropáskovém vedení a její délka vlny závisejí na rozměrech mikropáskovém vedení a její délka vlny závisejí na rozměrech ww a a hh vedení, neboťvedení, neboť

Fázová Fázová aa skupinová rychlost vlny kvazi-TEM skupinová rychlost vlny kvazi-TEM na nesymetrickém na nesymetrickém mikropáskovém vedení a její délka vlny závisejí na rozměrech mikropáskovém vedení a její délka vlny závisejí na rozměrech ww a a hh vedení, neboťvedení, neboť

Charakteristická impedance Charakteristická impedance (vlnová impedance) nesymetrického (vlnová impedance) nesymetrického mikropáskového vedenímikropáskového vedeníCharakteristická impedance Charakteristická impedance (vlnová impedance) nesymetrického (vlnová impedance) nesymetrického mikropáskového vedenímikropáskového vedení

Pásmo jednovidovosti vidu kvazi-TEM Pásmo jednovidovosti vidu kvazi-TEM je rozsah kmitočtů, kdy se je rozsah kmitočtů, kdy se v mikropáskovém vedení ještě nevybudí nejnižší vlnovodový vid v mikropáskovém vedení ještě nevybudí nejnižší vlnovodový vid TETE1010

Pásmo jednovidovosti vidu kvazi-TEM Pásmo jednovidovosti vidu kvazi-TEM je rozsah kmitočtů, kdy se je rozsah kmitočtů, kdy se v mikropáskovém vedení ještě nevybudí nejnižší vlnovodový vid v mikropáskovém vedení ještě nevybudí nejnižší vlnovodový vid TETE1010

2323

Na vyšších kmitočtech (Na vyšších kmitočtech (cca od 6 cca od 6 ÷÷ 8 GHz 8 GHz) se začíná uplatňovat ) se začíná uplatňovat disperze disperze základní elektromagnetické vlny v nesymetrickém mikro-základní elektromagnetické vlny v nesymetrickém mikro-páskovém vedení, tj. délka vlny, konstanta šíření, charakteristická páskovém vedení, tj. délka vlny, konstanta šíření, charakteristická impedance vedení a další parametry začínají záviset na kmitočtu. impedance vedení a další parametry začínají záviset na kmitočtu. Pro respektování disperze vlny HEM na vyšších kmitočtech se Pro respektování disperze vlny HEM na vyšších kmitočtech se zavádějí tzv. zavádějí tzv. disperzní modelydisperzní modely, jakožto kmitočtové korekce , jakožto kmitočtové korekce aproximace kvazi-TEM. Zavádí se:aproximace kvazi-TEM. Zavádí se:

Na vyšších kmitočtech (Na vyšších kmitočtech (cca od 6 cca od 6 ÷÷ 8 GHz 8 GHz) se začíná uplatňovat ) se začíná uplatňovat disperze disperze základní elektromagnetické vlny v nesymetrickém mikro-základní elektromagnetické vlny v nesymetrickém mikro-páskovém vedení, tj. délka vlny, konstanta šíření, charakteristická páskovém vedení, tj. délka vlny, konstanta šíření, charakteristická impedance vedení a další parametry začínají záviset na kmitočtu. impedance vedení a další parametry začínají záviset na kmitočtu. Pro respektování disperze vlny HEM na vyšších kmitočtech se Pro respektování disperze vlny HEM na vyšších kmitočtech se zavádějí tzv. zavádějí tzv. disperzní modelydisperzní modely, jakožto kmitočtové korekce , jakožto kmitočtové korekce aproximace kvazi-TEM. Zavádí se:aproximace kvazi-TEM. Zavádí se:

kmitočtově závislá (korigovaná) efektivní permitivita kmitočtově závislá (korigovaná) efektivní permitivita efef (( f f )) kmitočtově závislá (korigovaná) efektivní šířka vedení kmitočtově závislá (korigovaná) efektivní šířka vedení wwefef (( ff ))

kmitočtově závislá (korigovaná) efektivní permitivita kmitočtově závislá (korigovaná) efektivní permitivita efef (( f f )) kmitočtově závislá (korigovaná) efektivní šířka vedení kmitočtově závislá (korigovaná) efektivní šířka vedení wwefef (( ff ))

PlatnostPlatnost základní aproximace kvazi-TEM základní aproximace kvazi-TEM do 3 až 6 GHzdo 3 až 6 GHz (dle (dle typu mikropáskové struktury)typu mikropáskové struktury)

kmitočtově korigovaná aproximace kvazi-TEM kmitočtově korigovaná aproximace kvazi-TEM do 18 do 18 až 20 GHzaž 20 GHz u hybridních přenosových struktur, u hybridních přenosových struktur, do 60 do 60 až 80 GHzaž 80 GHz u některých speciálních miniaturních u některých speciálních miniaturních monolitických strukturmonolitických struktur

PlatnostPlatnost základní aproximace kvazi-TEM základní aproximace kvazi-TEM do 3 až 6 GHzdo 3 až 6 GHz (dle (dle typu mikropáskové struktury)typu mikropáskové struktury)

kmitočtově korigovaná aproximace kvazi-TEM kmitočtově korigovaná aproximace kvazi-TEM do 18 do 18 až 20 GHzaž 20 GHz u hybridních přenosových struktur, u hybridních přenosových struktur, do 60 do 60 až 80 GHzaž 80 GHz u některých speciálních miniaturních u některých speciálních miniaturních monolitických strukturmonolitických struktur

2424

Štěrbinové vedení Štěrbinové vedení (slotline)(slotline)Štěrbinové vedení Štěrbinové vedení (slotline)(slotline)

dielektrický dielektrický substrátsubstrát


štěrbinaštěrbinaštěrbinaštěrbina kovová deskakovová deskakovová deskakovová deska

vzduchvzduchvzduchvzduch


Výhody:Výhody:Výhody:Výhody: snadné paralelní připojování součástek;snadné paralelní připojování součástek; možnost dosažení vysokých hodnot možnost dosažení vysokých hodnot ZZ00 (až 300 Ω); (až 300 Ω); výhodné vlastnosti v kombinaci s mikropáskovým výhodné vlastnosti v kombinaci s mikropáskovým

vedením: vedením: nejčastější použitínejčastější použití

snadné paralelní připojování součástek;snadné paralelní připojování součástek; možnost dosažení vysokých hodnot možnost dosažení vysokých hodnot ZZ00 (až 300 Ω); (až 300 Ω); výhodné vlastnosti v kombinaci s mikropáskovým výhodné vlastnosti v kombinaci s mikropáskovým

vedením: vedením: nejčastější použitínejčastější použití

Štěrbinové vedení Štěrbinové vedení (slotline)(slotline)Štěrbinové vedení Štěrbinové vedení (slotline)(slotline)



štěrbinaštěrbinaštěrbinaštěrbina kovová deskakovová deskakovová deskakovová deska



NevýhodyNevýhody::

NevýhodyNevýhody::

obtížné sériové připojování součástek;obtížné sériové připojování součástek; velkávelká disperze,disperze, nelzenelze použít aproximaci kvazi-TEM;použít aproximaci kvazi-TEM; větší rozměry stínicích krytůvětší rozměry stínicích krytů

obtížné sériové připojování součástek;obtížné sériové připojování součástek; velkávelká disperze,disperze, nelzenelze použít aproximaci kvazi-TEM;použít aproximaci kvazi-TEM; větší rozměry stínicích krytůvětší rozměry stínicích krytů

2626

Mikropásková vázaná vedení Mikropásková vázaná vedení (coupled microstrips)(coupled microstrips)Mikropásková vázaná vedení Mikropásková vázaná vedení (coupled microstrips)(coupled microstrips)

Jde o systém Jde o systém N N == 3 3 páskových vo- páskových vo-dičů, v němž se mohou současně dičů, v němž se mohou současně šířit šířit N – 1 N – 1 == 2 2 dominantní vidy HEM, dominantní vidy HEM, které na nižších kmitočtech které na nižších kmitočtech aproxi-mujeme dvěma vidy kvazi-aproxi-mujeme dvěma vidy kvazi-TEM: TEM:

Jde o systém Jde o systém N N == 3 3 páskových vo- páskových vo-dičů, v němž se mohou současně dičů, v němž se mohou současně šířit šířit N – 1 N – 1 == 2 2 dominantní vidy HEM, dominantní vidy HEM, které na nižších kmitočtech které na nižších kmitočtech aproxi-mujeme dvěma vidy kvazi-aproxi-mujeme dvěma vidy kvazi-TEM: TEM:

Tyto vidy odpovídají Tyto vidy odpovídají soufázovému soufázovému a a protifázovému buzení protifázovému buzení obou obou mikropásků vázaných vedení.mikropásků vázaných vedení.Tyto vidy odpovídají Tyto vidy odpovídají soufázovému soufázovému a a protifázovému buzení protifázovému buzení obou obou mikropásků vázaných vedení.mikropásků vázaných vedení.

sudý sudý (even)(even) vid vid, , lichý lichý (odd)(odd) vid vid..sudý sudý (even)(even) vid vid, , lichý lichý (odd)(odd) vid vid..

EEEE

HHHH

sudý vidsudý vidsudý vidsudý vid lichý vidlichý vidlichý vidlichý vid

EEEEHHHH

2727

Kvalitativní porovnání různých typů Kvalitativní porovnání různých typů hybridních mikropáskových přenosových strukturhybridních mikropáskových přenosových struktur

Kvalitativní porovnání různých typů Kvalitativní porovnání různých typů hybridních mikropáskových přenosových strukturhybridních mikropáskových přenosových struktur

2828

Srovnání vlastností základních typů mikrovlnných struktur Srovnání vlastností základních typů mikrovlnných struktur při kmitočtu kolem 10 GHzpři kmitočtu kolem 10 GHz

Srovnání vlastností základních typů mikrovlnných struktur Srovnání vlastností základních typů mikrovlnných struktur při kmitočtu kolem 10 GHzpři kmitočtu kolem 10 GHz

2929

MIO MIO se se soustředěnými soustředěnými parametryparametryMIO MIO se se soustředěnými soustředěnými parametryparametry

Podmínkou „soustředěnosti“ parametrů je dosažení velmi Podmínkou „soustředěnosti“ parametrů je dosažení velmi malých rozměrů prvku (obvodu) malých rozměrů prvku (obvodu) ll <<<< gg (aspoň o jeden řád). (aspoň o jeden řád). Při užití fotolitografických postupů lze tyto prvky použít až do Při užití fotolitografických postupů lze tyto prvky použít až do kmitočtů kolem 60 GHz.kmitočtů kolem 60 GHz.


Výhody:Výhody:Výhody:Výhody: vysoký stupeň miniaturizace a integracevysoký stupeň miniaturizace a integrace malá váha, nízká spotřeba materiálůmalá váha, nízká spotřeba materiálů dobrá reprodukovatelnost, vysoká sériovost výroby dobrá reprodukovatelnost, vysoká sériovost výroby

nízká cena nízká cena jednoduchost konstrukce jednoduchost konstrukce vysoká spolehlivost vysoká spolehlivost poměrně velká širokopásmovost (poměrně velká širokopásmovost (elektrické vlast-elektrické vlast-

nosti se neopakují s kmitočtemnosti se neopakují s kmitočtem))

vysoký stupeň miniaturizace a integracevysoký stupeň miniaturizace a integrace malá váha, nízká spotřeba materiálůmalá váha, nízká spotřeba materiálů dobrá reprodukovatelnost, vysoká sériovost výroby dobrá reprodukovatelnost, vysoká sériovost výroby

nízká cena nízká cena jednoduchost konstrukce jednoduchost konstrukce vysoká spolehlivost vysoká spolehlivost poměrně velká širokopásmovost (poměrně velká širokopásmovost (elektrické vlast-elektrické vlast-

nosti se neopakují s kmitočtemnosti se neopakují s kmitočtem))

NevýhodyNevýhody::NevýhodyNevýhody::

náročná (miniaturní) technologienáročná (miniaturní) technologie značné ztráty v obvodu vlivem parazitních vlast-značné ztráty v obvodu vlivem parazitních vlast-

ností, nízké Qností, nízké Q omezení pracovního pásma kmitočtů shora (do-omezení pracovního pásma kmitočtů shora (do-

sažitelnost malých rozměrů, klesající hodnota Q, sažitelnost malých rozměrů, klesající hodnota Q, změna charakteru prvkuzměna charakteru prvku))

náročná (miniaturní) technologienáročná (miniaturní) technologie značné ztráty v obvodu vlivem parazitních vlast-značné ztráty v obvodu vlivem parazitních vlast-

ností, nízké Qností, nízké Q omezení pracovního pásma kmitočtů shora (do-omezení pracovního pásma kmitočtů shora (do-

sažitelnost malých rozměrů, klesající hodnota Q, sažitelnost malých rozměrů, klesající hodnota Q, změna charakteru prvkuzměna charakteru prvku))

MIO MIO se se soustředěnými soustředěnými parametryparametryMIO MIO se se soustředěnými soustředěnými parametryparametry



3131

Induktory v „klasické“ podobě Induktory v „klasické“ podobě ((LL jednotky a jednotky ažž stovky nH, Q stovky nH, Q 100 100))Induktory v „klasické“ podobě Induktory v „klasické“ podobě ((LL jednotky a jednotky ažž stovky nH, Q stovky nH, Q 100 100))

kruhová spirálakruhová spirálakruhová spirálakruhová spirála

meandrové vedenímeandrové vedenímeandrové vedenímeandrové vedení

kvadratická spirálakvadratická spirálakvadratická spirálakvadratická spirála

vedení „S“vedení „S“vedení „S“vedení „S“

oblouk oblouk (kruhová smyčka)(kruhová smyčka)

oblouk oblouk (kruhová smyčka)(kruhová smyčka)

Soustředěnost parametrů jen do určitého kmitočtu Soustředěnost parametrů jen do určitého kmitočtu Soustředěnost parametrů jen do určitého kmitočtu Soustředěnost parametrů jen do určitého kmitočtu

3232

LL

Kvadratický spirálový Kvadratický spirálový induktor 1,9 nHinduktor 1,9 nH

Plocha spirály 0,4 x 0,4 mmPlocha spirály 0,4 x 0,4 mm

Šířka pásků Šířka pásků ww = 10 = 10 µµmm

Mezera mezi pásky Mezera mezi pásky s = s = 1010µµmm

n = 10 závitůn = 10 závitů

Kvadratický spirálový Kvadratický spirálový induktor 1,9 nHinduktor 1,9 nH

Plocha spirály 0,4 x 0,4 mmPlocha spirály 0,4 x 0,4 mm

Šířka pásků Šířka pásků ww = 10 = 10 µµmm

Mezera mezi pásky Mezera mezi pásky s = s = 1010µµmm

n = 10 závitůn = 10 závitů

Nad 10 GHz se chová jako Nad 10 GHz se chová jako

kapacitorkapacitorNad 10 GHz se chová jako Nad 10 GHz se chová jako

kapacitorkapacitor

3333

Induktory z velmi krátkých úseků mikropáskového vedení Induktory z velmi krátkých úseků mikropáskového vedení Induktory z velmi krátkých úseků mikropáskového vedení Induktory z velmi krátkých úseků mikropáskového vedení

sériový planární induktorsériový planární induktorsériový planární induktorsériový planární induktor paralelníparalelníparalelníparalelní

možné provedení zkratu možné provedení zkratu „přes“ hranu substrátu„přes“ hranu substrátu

možné provedení zkratu možné provedení zkratu „přes“ hranu substrátu„přes“ hranu substrátu

3434

Kapacitory v „klasické“ podobě Kapacitory v „klasické“ podobě ((CC setinysetiny a ažž stovky stovky pFpF, Q , Q několik stovek)několik stovek)Kapacitory v „klasické“ podobě Kapacitory v „klasické“ podobě ((CC setinysetiny a ažž stovky stovky pFpF, Q , Q několik stovek)několik stovek)

mezera v mikropáskumezera v mikropáskumezera v mikropáskumezera v mikropáskuinterdigitální interdigitální

kapacitorkapacitorinterdigitální interdigitální

kapacitorkapacitor

třívrstvý (sendvičový) třívrstvý (sendvičový) kapacitorkapacitor

třívrstvý (sendvičový) třívrstvý (sendvičový) kapacitorkapacitor

dostavovací ploškydostavovací ploškydostavovací ploškydostavovací plošky

základnízákladníkapacitakapacitazákladnízákladníkapacitakapacita

propojkapropojkapropojkapropojka

3535

Kapacitor se soustředěnou kapacitou Kapacitor se soustředěnou kapacitou z velmi krátkého úseku mikropáskového vedení z velmi krátkého úseku mikropáskového vedení

Kapacitor se soustředěnou kapacitou Kapacitor se soustředěnou kapacitou z velmi krátkého úseku mikropáskového vedení z velmi krátkého úseku mikropáskového vedení

ZZ0C0C <<<< ZZ00 , , ll << λλgg // 88ZZ0C0C <<<< ZZ00 , , ll << λλgg // 88

kontaktykontaktykontaktykontakty

odporovodporovýýmateriálmateriál

odporovodporovýýmateriálmateriál

NiCrNiCr

3636

Rezistory se soustředěným odporem Rezistory se soustředěným odporem

z velmi krátkého úseku ztrátového vedení (z velmi krátkého úseku ztrátového vedení (NiCrNiCr, , TaTa22NN) s plošným ) s plošným odporem 9,5 aodporem 9,5 ažž 135 135 // a tlouš a tloušťťkou 0,05 akou 0,05 ažž 0,2 µm. 0,2 µm.



průběžné sériové rezistoryprůběžné sériové rezistoryprůběžné sériové rezistoryprůběžné sériové rezistory

širokopásmové širokopásmové odporové zakončeníodporové zakončení

širokopásmové širokopásmové odporové zakončeníodporové zakončení

odporový vkládaný prvek - odporový vkládaný prvek - čipčipodporový vkládaný prvek - odporový vkládaný prvek - čipčip

Odporové články T a Π v mikropáskovém vedeníOdporové články T a Π v mikropáskovém vedeníOdporové články T a Π v mikropáskovém vedeníOdporové články T a Π v mikropáskovém vedení





3838

MMonolitické mikrovlnné integrované obvody onolitické mikrovlnné integrované obvody MMIOMMIO

MMonolitické mikrovlnné integrované obvody onolitické mikrovlnné integrované obvody MMIOMMIO

Pasivní a aktivní obvodové prvky, jejich spojení a mikro-Pasivní a aktivní obvodové prvky, jejich spojení a mikro-pásková vedení jsou vytvořena pásková vedení jsou vytvořena na povrchuna povrchu nebo nebo v objemu v objemu polovodičového substrátu, který tu plní dvě funkce:polovodičového substrátu, který tu plní dvě funkce:

Pasivní a aktivní obvodové prvky, jejich spojení a mikro-Pasivní a aktivní obvodové prvky, jejich spojení a mikro-pásková vedení jsou vytvořena pásková vedení jsou vytvořena na povrchuna povrchu nebo nebo v objemu v objemu polovodičového substrátu, který tu plní dvě funkce:polovodičového substrátu, který tu plní dvě funkce:

nosná „dielektrická“ podložkanosná „dielektrická“ podložka pro přenosová vedení, obvo- pro přenosová vedení, obvo-dové elementy s rozloženými parametry a hybridní prvky se dové elementy s rozloženými parametry a hybridní prvky se soustředěnými parametry;soustředěnými parametry;

blok polovodičeblok polovodiče pro vytváření a monolitickou integraci aktiv- pro vytváření a monolitickou integraci aktiv-ních a pasivních polovodičových součástek.ních a pasivních polovodičových součástek.

nosná „dielektrická“ podložkanosná „dielektrická“ podložka pro přenosová vedení, obvo- pro přenosová vedení, obvo-dové elementy s rozloženými parametry a hybridní prvky se dové elementy s rozloženými parametry a hybridní prvky se soustředěnými parametry;soustředěnými parametry;

blok polovodičeblok polovodiče pro vytváření a monolitickou integraci aktiv- pro vytváření a monolitickou integraci aktiv-ních a pasivních polovodičových součástek.ních a pasivních polovodičových součástek.

Monolitické integrované obvody představují nejvyšší stupeň Monolitické integrované obvody představují nejvyšší stupeň současné mikrovlnné integrace. Jsou již poměrně běžně využívány, současné mikrovlnné integrace. Jsou již poměrně běžně využívány,

jejich vývoj však dosud není plně ukončen a stále pokračujejejich vývoj však dosud není plně ukončen a stále pokračuje..

Monolitické integrované obvody představují nejvyšší stupeň Monolitické integrované obvody představují nejvyšší stupeň současné mikrovlnné integrace. Jsou již poměrně běžně využívány, současné mikrovlnné integrace. Jsou již poměrně běžně využívány,

jejich vývoj však dosud není plně ukončen a stále pokračujejejich vývoj však dosud není plně ukončen a stále pokračuje..

3939

Materiály pro MMIOMateriály pro MMIOMateriály pro MMIOMateriály pro MMIO

4040

Výhody GaAsVýhody GaAsVýhody GaAsVýhody GaAs

Asi 6x větší pohyblivost elektronů než u Si a téměř 2x vyšší Asi 6x větší pohyblivost elektronů než u Si a téměř 2x vyšší maximální driftová rychlostmaximální driftová rychlost

kratší průletová doba polovodičemkratší průletová doba polovodičem možnost pracovat na vyšších kmitočtechmožnost pracovat na vyšších kmitočtech na stejném kmitočtu může mít prvek z na stejném kmitočtu může mít prvek z GaAsGaAs větší rozměry, větší rozměry,

tj. může zpracovávat větší výkonytj. může zpracovávat větší výkony geometricky stejné prvky z geometricky stejné prvky z GaAsGaAs a a SiSi mají poměr mezních mají poměr mezních

kmitočtů kmitočtů 4 : 14 : 1 nižší hodnota sériového odporu, lepší šumové vlastnosti nižší hodnota sériového odporu, lepší šumové vlastnosti

aktivních prvků z aktivních prvků z GaAsGaAs

Asi 6x větší pohyblivost elektronů než u Si a téměř 2x vyšší Asi 6x větší pohyblivost elektronů než u Si a téměř 2x vyšší maximální driftová rychlostmaximální driftová rychlost

kratší průletová doba polovodičemkratší průletová doba polovodičem možnost pracovat na vyšších kmitočtechmožnost pracovat na vyšších kmitočtech na stejném kmitočtu může mít prvek z na stejném kmitočtu může mít prvek z GaAsGaAs větší rozměry, větší rozměry,

tj. může zpracovávat větší výkonytj. může zpracovávat větší výkony geometricky stejné prvky z geometricky stejné prvky z GaAsGaAs a a SiSi mají poměr mezních mají poměr mezních

kmitočtů kmitočtů 4 : 14 : 1 nižší hodnota sériového odporu, lepší šumové vlastnosti nižší hodnota sériového odporu, lepší šumové vlastnosti

aktivních prvků z aktivních prvků z GaAsGaAs

Stabilnost parametrů Stabilnost parametrů GaAsGaAs a a SIGaAsSIGaAs v procesu technolo- v procesu technolo-gického zpracovánígického zpracování

Stabilnost parametrů Stabilnost parametrů GaAsGaAs a a SIGaAsSIGaAs v procesu technolo- v procesu technolo-gického zpracovánígického zpracování

4141

Intrinsický (čistý) nebo dotací vhodnými prvky (Intrinsický (čistý) nebo dotací vhodnými prvky (CrCr) lze ) lze připravit připravit SIGaAsSIGaAs s měrným odporem o čtyři až šest řádů s měrným odporem o čtyři až šest řádů větším než u větším než u SISiSISi, srovnatelným s odporem jakostních , srovnatelným s odporem jakostních dielektrik (korundová keramika)dielektrik (korundová keramika) výborné izolační vlastnosti, malý útlum vedení, nízké ztráty v výborné izolační vlastnosti, malý útlum vedení, nízké ztráty v

monolitických mikrovlnných integrovaných obvodechmonolitických mikrovlnných integrovaných obvodech

Intrinsický (čistý) nebo dotací vhodnými prvky (Intrinsický (čistý) nebo dotací vhodnými prvky (CrCr) lze ) lze připravit připravit SIGaAsSIGaAs s měrným odporem o čtyři až šest řádů s měrným odporem o čtyři až šest řádů větším než u větším než u SISiSISi, srovnatelným s odporem jakostních , srovnatelným s odporem jakostních dielektrik (korundová keramika)dielektrik (korundová keramika) výborné izolační vlastnosti, malý útlum vedení, nízké ztráty v výborné izolační vlastnosti, malý útlum vedení, nízké ztráty v

monolitických mikrovlnných integrovaných obvodechmonolitických mikrovlnných integrovaných obvodech

Větší šířka zakázaného pásma Větší šířka zakázaného pásma GaAsGaAs (1,9 eV) než (1,9 eV) než SiSi (1,1 eV) (1,1 eV) vyšší provozní teploty, zpracování větších výkonůvyšší provozní teploty, zpracování větších výkonů společná integrace s optoelektronickými prvky (polovodičové společná integrace s optoelektronickými prvky (polovodičové

lasery, LED), optoelektronické integrované obvody lasery, LED), optoelektronické integrované obvody ((OEIO)OEIO)

Větší šířka zakázaného pásma Větší šířka zakázaného pásma GaAsGaAs (1,9 eV) než (1,9 eV) než SiSi (1,1 eV) (1,1 eV) vyšší provozní teploty, zpracování větších výkonůvyšší provozní teploty, zpracování větších výkonů společná integrace s optoelektronickými prvky (polovodičové společná integrace s optoelektronickými prvky (polovodičové

lasery, LED), optoelektronické integrované obvody lasery, LED), optoelektronické integrované obvody ((OEIO)OEIO)

Možnost vytváření velmi tenkých heterostruktur o tloušťce Možnost vytváření velmi tenkých heterostruktur o tloušťce několika atomů (AlGaAs, GaInAs, GaInPAs apod.)několika atomů (AlGaAs, GaInAs, GaInPAs apod.) vytváření nových součástek (vytváření nových součástek (HEMTHEMT, , HBTHBT apod.) apod.)

Možnost vytváření velmi tenkých heterostruktur o tloušťce Možnost vytváření velmi tenkých heterostruktur o tloušťce několika atomů (AlGaAs, GaInAs, GaInPAs apod.)několika atomů (AlGaAs, GaInAs, GaInPAs apod.) vytváření nových součástek (vytváření nových součástek (HEMTHEMT, , HBTHBT apod.) apod.)

4242

Nevýhody a problémy GaAsNevýhody a problémy GaAsNevýhody a problémy GaAsNevýhody a problémy GaAs

Drahý výchozí materiál (galium).Drahý výchozí materiál (galium). Velmi drahá a složitá technologie. Velmi drahá a složitá technologie. Nelze užít technologii Si.Nelze užít technologii Si. Obtížné vytváření kvalitního kysličníku na povrchu GaAs.Obtížné vytváření kvalitního kysličníku na povrchu GaAs. Asi 3x menší tepelná vodivost Asi 3x menší tepelná vodivost GaAsGaAs (0,46 W/cmK) než u (0,46 W/cmK) než u SiSi

(1,41 W/cmK)(1,41 W/cmK) špatný odvod teplašpatný odvod tepla potíže s integrací výkonových prvkůpotíže s integrací výkonových prvků

Drahý výchozí materiál (galium).Drahý výchozí materiál (galium). Velmi drahá a složitá technologie. Velmi drahá a složitá technologie. Nelze užít technologii Si.Nelze užít technologii Si. Obtížné vytváření kvalitního kysličníku na povrchu GaAs.Obtížné vytváření kvalitního kysličníku na povrchu GaAs. Asi 3x menší tepelná vodivost Asi 3x menší tepelná vodivost GaAsGaAs (0,46 W/cmK) než u (0,46 W/cmK) než u SiSi

(1,41 W/cmK)(1,41 W/cmK) špatný odvod teplašpatný odvod tepla potíže s integrací výkonových prvkůpotíže s integrací výkonových prvků

4343

Některé Některé otázky otázky a a problémy problémy MMIOMMIONěkteré Některé otázky otázky a a problémy problémy MMIOMMIO

Nové technologické postupyNové technologické postupyNové technologické postupyNové technologické postupy

Vytváření semiizolačního polovodičového materiálu (intrinsický Vytváření semiizolačního polovodičového materiálu (intrinsický polovodič, dotace Cr nebo Cu, metoda protonového bombar-polovodič, dotace Cr nebo Cu, metoda protonového bombar-dování).dování).

Nové speciální postupy při vytváření MMIO (Nové speciální postupy při vytváření MMIO (air-bridgesair-bridges, , via-via-holesholes, , lift-offlift-off atd.). atd.).

Nové technologie (iontová implantace, molekulární epitaxie, Nové technologie (iontová implantace, molekulární epitaxie, fotolitografie, elektronová litografie).fotolitografie, elektronová litografie).

Tvorba velmi tenkých heterostruktur (setiny mikrometru).Tvorba velmi tenkých heterostruktur (setiny mikrometru). Mnoho technologických kroků (asi 25 pro jeden tranzistor Mnoho technologických kroků (asi 25 pro jeden tranzistor

MESFET, dalších 35 pro vytvoření jednoho čipu MMIO)MESFET, dalších 35 pro vytvoření jednoho čipu MMIO)

Vytváření semiizolačního polovodičového materiálu (intrinsický Vytváření semiizolačního polovodičového materiálu (intrinsický polovodič, dotace Cr nebo Cu, metoda protonového bombar-polovodič, dotace Cr nebo Cu, metoda protonového bombar-dování).dování).

Nové speciální postupy při vytváření MMIO (Nové speciální postupy při vytváření MMIO (air-bridgesair-bridges, , via-via-holesholes, , lift-offlift-off atd.). atd.).

Nové technologie (iontová implantace, molekulární epitaxie, Nové technologie (iontová implantace, molekulární epitaxie, fotolitografie, elektronová litografie).fotolitografie, elektronová litografie).

Tvorba velmi tenkých heterostruktur (setiny mikrometru).Tvorba velmi tenkých heterostruktur (setiny mikrometru). Mnoho technologických kroků (asi 25 pro jeden tranzistor Mnoho technologických kroků (asi 25 pro jeden tranzistor

MESFET, dalších 35 pro vytvoření jednoho čipu MMIO)MESFET, dalších 35 pro vytvoření jednoho čipu MMIO)

4444

Nové návrhové postupy topologie MMIONové návrhové postupy topologie MMIONové návrhové postupy topologie MMIONové návrhové postupy topologie MMIO

Výhradně počítačový návrh (vysoká přesnost návrhu, nemož-Výhradně počítačový návrh (vysoká přesnost návrhu, nemož-nost dodatečných korekcí, optimalizace).nost dodatečných korekcí, optimalizace).

Lepší využití plochy čipu (kombinace obvodů s rozloženými a Lepší využití plochy čipu (kombinace obvodů s rozloženými a se soustředěnými parametry).se soustředěnými parametry).

Zabránění nežádoucím vazbám mezi obvody.Zabránění nežádoucím vazbám mezi obvody. Nové principy vytváření obvodů (např. Nové principy vytváření obvodů (např. RR a a CC se vytvářejí se vytvářejí

pomocí tranzistorů MESFET).pomocí tranzistorů MESFET).

Výhradně počítačový návrh (vysoká přesnost návrhu, nemož-Výhradně počítačový návrh (vysoká přesnost návrhu, nemož-nost dodatečných korekcí, optimalizace).nost dodatečných korekcí, optimalizace).

Lepší využití plochy čipu (kombinace obvodů s rozloženými a Lepší využití plochy čipu (kombinace obvodů s rozloženými a se soustředěnými parametry).se soustředěnými parametry).

Zabránění nežádoucím vazbám mezi obvody.Zabránění nežádoucím vazbám mezi obvody. Nové principy vytváření obvodů (např. Nové principy vytváření obvodů (např. RR a a CC se vytvářejí se vytvářejí

pomocí tranzistorů MESFET).pomocí tranzistorů MESFET).

4545

Nízký stupeň zaplnění plochy čipuNízký stupeň zaplnění plochy čipu monolitických MIO monolitických MIO pro zabránění vzniku nežádoucích vazeb pro zabránění vzniku nežádoucích vazeb

mezi jednotlivými částmi obvodu mezi jednotlivými částmi obvodu

Nízký stupeň zaplnění plochy čipuNízký stupeň zaplnění plochy čipu monolitických MIO monolitických MIO pro zabránění vzniku nežádoucích vazeb pro zabránění vzniku nežádoucích vazeb

mezi jednotlivými částmi obvodu mezi jednotlivými částmi obvodu

4646

Precizní technologie monolitických MIOPrecizní technologie monolitických MIOPrecizní technologie monolitických MIOPrecizní technologie monolitických MIO

Mikrometrické rozlišení prstů Mikrometrické rozlišení prstů interdigitálního kapacitoruinterdigitálního kapacitoru

Mikrometrické rozlišení prstů Mikrometrické rozlišení prstů interdigitálního kapacitoruinterdigitálního kapacitoru

10 µm10 µm 4 µm4 µm

Vzduchový můstekVzduchový můstek ((air-bridgeair-bridge)) jako vývod středu kvadratického jako vývod středu kvadratického

induktoruinduktoru

Vzduchový můstekVzduchový můstek ((air-bridgeair-bridge)) jako vývod středu kvadratického jako vývod středu kvadratického

induktoruinduktoru

4747

Typická sestava a obvodové prvky MMIOTypická sestava a obvodové prvky MMIOTypická sestava a obvodové prvky MMIOTypická sestava a obvodové prvky MMIO

Obvod je zhotoven na SI GaAs (0,178 mm)Obvod je zhotoven na SI GaAs (0,178 mm) s odds odděělovací vrstvou (0,5 µm) a lovací vrstvou (0,5 µm) a epitaxiální aktivní vrstvou GaAs (0,25 µm). Prvky v této vrstvepitaxiální aktivní vrstvou GaAs (0,25 µm). Prvky v této vrstvěě jsou jsou

vzájemnvzájemněě izolovány protonovým bombardováním. izolovány protonovým bombardováním.

Obvod je zhotoven na SI GaAs (0,178 mm)Obvod je zhotoven na SI GaAs (0,178 mm) s odds odděělovací vrstvou (0,5 µm) a lovací vrstvou (0,5 µm) a epitaxiální aktivní vrstvou GaAs (0,25 µm). Prvky v této vrstvepitaxiální aktivní vrstvou GaAs (0,25 µm). Prvky v této vrstvěě jsou jsou

vzájemnvzájemněě izolovány protonovým bombardováním. izolovány protonovým bombardováním.

4848

Buzení Buzení a a pouzdra pouzdra mikrovlnných mikrovlnných integrovaných integrovaných obvodůobvodů

Buzení Buzení a a pouzdra pouzdra mikrovlnných mikrovlnných integrovaných integrovaných obvodůobvodů

koaxiální konektorkoaxiální konektorkoaxiální konektorkoaxiální konektorteflonteflonteflonteflonmikropásekmikropásekmikropásekmikropásek

držák MIOdržák MIOdržák MIOdržák MIO

Axiální přechod Axiální přechod koaxiál-mikropásekkoaxiál-mikropásek

Axiální přechod Axiální přechod koaxiál-mikropásekkoaxiál-mikropásek

horní pásekhorní pásekhorní pásekhorní pásek

zemnicí deskazemnicí deskazemnicí deskazemnicí deska

Kolmý přechod Kolmý přechod koaxiál-mikropásekkoaxiál-mikropásek

Kolmý přechod Kolmý přechod koaxiál-mikropásekkoaxiál-mikropásek

4949

dielektrický dielektrický šroubšroubdielektrický dielektrický šroubšroub

přítlačný přítlačný jazýčekjazýčekpřítlačný přítlačný jazýčekjazýček

mikropásekmikropásekmikropásekmikropásek

stupňovitý hřeben vlnovodu Πstupňovitý hřeben vlnovodu Πstupňovitý hřeben vlnovodu Πstupňovitý hřeben vlnovodu Π

Axiální přechod vlnovod – mikropásekAxiální přechod vlnovod – mikropásekAxiální přechod vlnovod – mikropásekAxiální přechod vlnovod – mikropásek

Přechod Přechod koaxiál – štěrbinové vedeníkoaxiál – štěrbinové vedení

Přechod Přechod koaxiál – štěrbinové vedeníkoaxiál – štěrbinové vedení

PřechodPřechodmikropáskové – štěrbinové vedenímikropáskové – štěrbinové vedení

PřechodPřechodmikropáskové – štěrbinové vedenímikropáskové – štěrbinové vedení

Sestava typického uspořádání Sestava typického uspořádání mikrovlnného integrovaného subsystému mikrovlnného integrovaného subsystému

s monolitickými a hybridními obvodys monolitickými a hybridními obvody

Sestava typického uspořádání Sestava typického uspořádání mikrovlnného integrovaného subsystému mikrovlnného integrovaného subsystému

s monolitickými a hybridními obvodys monolitickými a hybridními obvody

keramický keramický modul modul s s monolitickými monolitickými čipyčipy

keramický keramický modul modul s s monolitickými monolitickými čipyčipy

a jeho vsazení do „vnějších“ hybridních a napájecích obvodůa jeho vsazení do „vnějších“ hybridních a napájecích obvodůa jeho vsazení do „vnějších“ hybridních a napájecích obvodůa jeho vsazení do „vnějších“ hybridních a napájecích obvodů 5050

5151

Modulové Modulové uspořádání uspořádání integrovaného integrovaného systémusystému

Modulové Modulové uspořádání uspořádání integrovaného integrovaného systémusystému

Typické Typické provedení provedení

vnějších vnějších pouzder pouzder

mikrovlnných mikrovlnných integrovaných integrovaných

obvodůobvodů

Typické Typické provedení provedení

vnějších vnějších pouzder pouzder

mikrovlnných mikrovlnných integrovaných integrovaných

obvodůobvodů

5252

Kombinované Kombinované a a zvláštní zvláštní MIOMIOpro pro pásma pásma mm mm vlnvln

Kombinované Kombinované a a zvláštní zvláštní MIOMIOpro pro pásma pásma mm mm vlnvln

Vícevrstvé (objemové) MIOVícevrstvé (objemové) MIOVícevrstvé (objemové) MIOVícevrstvé (objemové) MIO

Jednotlivé planární obvody se do celkové sestavy ukládají ve Jednotlivé planární obvody se do celkové sestavy ukládají ve vrstvách a jsou vzájemně spojovány nejen horizontálně, ale i vrstvách a jsou vzájemně spojovány nejen horizontálně, ale i vertikálně. Dosáhne se lepšího využití plochy a objemu MIO, vertikálně. Dosáhne se lepšího využití plochy a objemu MIO, využijí se obě strany hybridních MIO. Vzniká využijí se obě strany hybridních MIO. Vzniká 3D mikrovlnný 3D mikrovlnný integrovaný obvodintegrovaný obvod. .

Při použití N vrstev se dosáhne přibližně N-krát vyšší prostorové Při použití N vrstev se dosáhne přibližně N-krát vyšší prostorové hustoty integrace než u jednovrstvého obvodu. Na mm vlnách jsou hustoty integrace než u jednovrstvého obvodu. Na mm vlnách jsou přitom jednotlivé vrstvy velmi tenké (desítky až stovky µm), takže i přitom jednotlivé vrstvy velmi tenké (desítky až stovky µm), takže i výška celého 3D obvodu (subsystému) zůstává velmi malá.výška celého 3D obvodu (subsystému) zůstává velmi malá.

Jednotlivé planární obvody se do celkové sestavy ukládají ve Jednotlivé planární obvody se do celkové sestavy ukládají ve vrstvách a jsou vzájemně spojovány nejen horizontálně, ale i vrstvách a jsou vzájemně spojovány nejen horizontálně, ale i vertikálně. Dosáhne se lepšího využití plochy a objemu MIO, vertikálně. Dosáhne se lepšího využití plochy a objemu MIO, využijí se obě strany hybridních MIO. Vzniká využijí se obě strany hybridních MIO. Vzniká 3D mikrovlnný 3D mikrovlnný integrovaný obvodintegrovaný obvod. .

Při použití N vrstev se dosáhne přibližně N-krát vyšší prostorové Při použití N vrstev se dosáhne přibližně N-krát vyšší prostorové hustoty integrace než u jednovrstvého obvodu. Na mm vlnách jsou hustoty integrace než u jednovrstvého obvodu. Na mm vlnách jsou přitom jednotlivé vrstvy velmi tenké (desítky až stovky µm), takže i přitom jednotlivé vrstvy velmi tenké (desítky až stovky µm), takže i výška celého 3D obvodu (subsystému) zůstává velmi malá.výška celého 3D obvodu (subsystému) zůstává velmi malá.

Mikrovlnný přijímač 20 GHz v provedení 3D monolitického MIOMikrovlnný přijímač 20 GHz v provedení 3D monolitického MIOMikrovlnný přijímač 20 GHz v provedení 3D monolitického MIOMikrovlnný přijímač 20 GHz v provedení 3D monolitického MIO

Obvod je vytvoObvod je vytvořřen na substrátu GaAs a en na substrátu GaAs a ččtytyřř vrstev polyimidu vrstev polyimidu tloušťky 2,5 µm. tloušťky 2,5 µm. ČČip o ploše 1,78 x 1,78 mm obsahuje tip o ploše 1,78 x 1,78 mm obsahuje třřístupístupňňový ový zesilovazesilovačč s tranzistory MESFET, nap s tranzistory MESFET, napěťěťovověě řřízený oscilátor s ízený oscilátor s dvojstupdvojstupňňovým tranzistorovým zesilovaovým tranzistorovým zesilovaččem, vyváem, vyvážžený smený směěšovašovačč, , 90° hybridní 90° hybridní ččlen a dlen a děěliličč výkonu. výkonu.

Obvod je vytvoObvod je vytvořřen na substrátu GaAs a en na substrátu GaAs a ččtytyřř vrstev polyimidu vrstev polyimidu tloušťky 2,5 µm. tloušťky 2,5 µm. ČČip o ploše 1,78 x 1,78 mm obsahuje tip o ploše 1,78 x 1,78 mm obsahuje třřístupístupňňový ový zesilovazesilovačč s tranzistory MESFET, nap s tranzistory MESFET, napěťěťovověě řřízený oscilátor s ízený oscilátor s dvojstupdvojstupňňovým tranzistorovým zesilovaovým tranzistorovým zesilovaččem, vyváem, vyvážžený smený směěšovašovačč, , 90° hybridní 90° hybridní ččlen a dlen a děěliličč výkonu. výkonu.

5353

V posledních letech byly experimentálnV posledních letech byly experimentálněě vyvinuty nové typy tzv. vyvinuty nové typy tzv. obvodobvodůů VIP VIP ((VVerticall erticall IInstaled nstaled PPlanar)lanar), které i v konstrukci , které i v konstrukci jednotlivých díljednotlivých dílččích obvodích obvodůů vyu využžívají prostorového uspoívají prostorového uspořřádání. ádání. Tím se dosahuje vTím se dosahuje věětší flexibilnosti návrhu celého obvodu a vtší flexibilnosti návrhu celého obvodu a věětší tší variabilnosti jeho parametrvariabilnosti jeho parametrůů. .

V posledních letech byly experimentálnV posledních letech byly experimentálněě vyvinuty nové typy tzv. vyvinuty nové typy tzv. obvodobvodůů VIP VIP ((VVerticall erticall IInstaled nstaled PPlanar)lanar), které i v konstrukci , které i v konstrukci jednotlivých díljednotlivých dílččích obvodích obvodůů vyu využžívají prostorového uspoívají prostorového uspořřádání. ádání. Tím se dosahuje vTím se dosahuje věětší flexibilnosti návrhu celého obvodu a vtší flexibilnosti návrhu celého obvodu a věětší tší variabilnosti jeho parametrvariabilnosti jeho parametrůů. .

5454


substrátsubstrát


substrátsubstrát



vázaná vázaná vedenívedenívázaná vázaná vedenívedení rezonátory rezonátory /2/2rezonátory rezonátory /2/2

rezonátory rezonátory /4/4rezonátory rezonátory /4/4

uzemněníuzemnění„„via hole“via hole“uzemněníuzemnění„„via hole“via hole“

VIP na principu vázaných VIP na principu vázaných vedenívedení

VIP na principu vázaných VIP na principu vázaných vedenívedení

Mikropásková propust VIPMikropásková propust VIPMikropásková propust VIPMikropásková propust VIP

5555

Ploutvové vedení Ploutvové vedení (fin line)(fin line)Ploutvové vedení Ploutvové vedení (fin line)(fin line)

unilaterální unilaterální (jednostranné)(jednostranné)unilaterální unilaterální (jednostranné)(jednostranné)

bilaterální bilaterální (dvojstranné)(dvojstranné)bilaterální bilaterální (dvojstranné)(dvojstranné)

antipodální antipodální (protistranné)(protistranné)antipodální antipodální (protistranné)(protistranné)

Odstraňuje nedostatky mi-Odstraňuje nedostatky mi-kropáskových a štěrbino-kropáskových a štěrbino-vých vedení v pásmech vých vedení v pásmech mm vln. mm vln. Ploutvové vede-Ploutvové vede-níní lze chápat jako stíněné lze chápat jako stíněné štěrbinové vedení (symet-štěrbinové vedení (symet-rické či nesymetrické) na rické či nesymetrické) na substrátu umístěném substrátu umístěném v v ro-ro-

Odstraňuje nedostatky mi-Odstraňuje nedostatky mi-kropáskových a štěrbino-kropáskových a štěrbino-vých vedení v pásmech vých vedení v pásmech mm vln. mm vln. Ploutvové vede-Ploutvové vede-níní lze chápat jako stíněné lze chápat jako stíněné štěrbinové vedení (symet-štěrbinové vedení (symet-rické či nesymetrické) na rické či nesymetrické) na substrátu umístěném substrátu umístěném v v ro-ro-vině E kovového vlnovodu obdélníkového průřezu. Vzniká tak vlastně vině E kovového vlnovodu obdélníkového průřezu. Vzniká tak vlastně vlnovod s průřezem ve tvaru písmene H. Přítomnost dielektrického vlnovod s průřezem ve tvaru písmene H. Přítomnost dielektrického substrátu a kovových „ploutví“ způsobuje značné snížení mezního substrátu a kovových „ploutví“ způsobuje značné snížení mezního kmitočtu dominantního vidu vlnovodu, čímž se výrazně rozšíří jeho kmitočtu dominantního vidu vlnovodu, čímž se výrazně rozšíří jeho pracovní kmitočtové pásmo. Dalšími výhodami ploutvového vedení pracovní kmitočtové pásmo. Dalšími výhodami ploutvového vedení jsou:jsou:

vině E kovového vlnovodu obdélníkového průřezu. Vzniká tak vlastně vině E kovového vlnovodu obdélníkového průřezu. Vzniká tak vlastně vlnovod s průřezem ve tvaru písmene H. Přítomnost dielektrického vlnovod s průřezem ve tvaru písmene H. Přítomnost dielektrického substrátu a kovových „ploutví“ způsobuje značné snížení mezního substrátu a kovových „ploutví“ způsobuje značné snížení mezního kmitočtu dominantního vidu vlnovodu, čímž se výrazně rozšíří jeho kmitočtu dominantního vidu vlnovodu, čímž se výrazně rozšíří jeho pracovní kmitočtové pásmo. Dalšími výhodami ploutvového vedení pracovní kmitočtové pásmo. Dalšími výhodami ploutvového vedení jsou:jsou:

široký rozsah dosažitelných hodnot charakteristické impedance široký rozsah dosažitelných hodnot charakteristické impedance (10 - 400 Ω)(10 - 400 Ω)

široký rozsah dosažitelných hodnot charakteristické impedance široký rozsah dosažitelných hodnot charakteristické impedance (10 - 400 Ω)(10 - 400 Ω)

Ploutvová vedení dala podnPloutvová vedení dala podněět pro vznik nové tt pro vznik nové třřídy MIO pro pásma ídy MIO pro pásma mm vln zvaných mm vln zvaných integrované obvody v rovinintegrované obvody v roviněě E E ((E Plane E Plane Integrated CircuitsIntegrated Circuits)). Tyto obvody pracují na kmito. Tyto obvody pracují na kmitoččtech kolem tech kolem 100 GHz a vyu100 GHz a využžívají ploutvových vedení a vkládaných diskrétních ívají ploutvových vedení a vkládaných diskrétních elementelementůů. Na mm vlnových délkách jsou i rozm. Na mm vlnových délkách jsou i rozměěry výchozího ry výchozího vlnovodu jivlnovodu jižž velmi malé (jednotky mm), tak velmi malé (jednotky mm), takžže vzniká skutee vzniká skuteččnněě miniaturní integrovaný obvod.miniaturní integrovaný obvod.

Ploutvová vedení dala podnPloutvová vedení dala podněět pro vznik nové tt pro vznik nové třřídy MIO pro pásma ídy MIO pro pásma mm vln zvaných mm vln zvaných integrované obvody v rovinintegrované obvody v roviněě E E ((E Plane E Plane Integrated CircuitsIntegrated Circuits)). Tyto obvody pracují na kmito. Tyto obvody pracují na kmitoččtech kolem tech kolem 100 GHz a vyu100 GHz a využžívají ploutvových vedení a vkládaných diskrétních ívají ploutvových vedení a vkládaných diskrétních elementelementůů. Na mm vlnových délkách jsou i rozm. Na mm vlnových délkách jsou i rozměěry výchozího ry výchozího vlnovodu jivlnovodu jižž velmi malé (jednotky mm), tak velmi malé (jednotky mm), takžže vzniká skutee vzniká skuteččnněě miniaturní integrovaný obvod.miniaturní integrovaný obvod.

široký rozsah pracovních kmitočtů (30 - 100 GHz)široký rozsah pracovních kmitočtů (30 - 100 GHz) nízký útlum, prakticky nulové vyzařování a nízká disperze v nízký útlum, prakticky nulové vyzařování a nízká disperze v

pásmech mm vlnpásmech mm vln snadné paralelní i sériové připojování diskrétních součásteksnadné paralelní i sériové připojování diskrétních součástek

široký rozsah pracovních kmitočtů (30 - 100 GHz)široký rozsah pracovních kmitočtů (30 - 100 GHz) nízký útlum, prakticky nulové vyzařování a nízká disperze v nízký útlum, prakticky nulové vyzařování a nízká disperze v

pásmech mm vlnpásmech mm vln snadné paralelní i sériové připojování diskrétních součásteksnadné paralelní i sériové připojování diskrétních součástek

5656

Kombinací miniaturních kovových vlnovodKombinací miniaturních kovových vlnovodůů pro mm vlnová pásma pro mm vlnová pásma s ploutvovými vedeními a s dalšími typy hybridních i monolitických s ploutvovými vedeními a s dalšími typy hybridních i monolitických integrovaných obvodintegrovaných obvodůů se vyvinula kvalitativn se vyvinula kvalitativněě nová skupina nová skupina integrovaných obvodintegrovaných obvodůů tzv. tzv. planární vlnovodyplanární vlnovody. Tyto obvody (. Tyto obvody (čči i spíše obvodové systémy) se vyznaspíše obvodové systémy) se vyznaččují - i pují - i přřes miniaturní rozmes miniaturní rozměěry ry svých svých ččástí - mechanickou robustností, neboástí - mechanickou robustností, neboťť „z vn „z vněějšku“ jsou jšku“ jsou tvotvořřeny kovovými dutými vlnovody.eny kovovými dutými vlnovody.

Kombinací miniaturních kovových vlnovodKombinací miniaturních kovových vlnovodůů pro mm vlnová pásma pro mm vlnová pásma s ploutvovými vedeními a s dalšími typy hybridních i monolitických s ploutvovými vedeními a s dalšími typy hybridních i monolitických integrovaných obvodintegrovaných obvodůů se vyvinula kvalitativn se vyvinula kvalitativněě nová skupina nová skupina integrovaných obvodintegrovaných obvodůů tzv. tzv. planární vlnovodyplanární vlnovody. Tyto obvody (. Tyto obvody (čči i spíše obvodové systémy) se vyznaspíše obvodové systémy) se vyznaččují - i pují - i přřes miniaturní rozmes miniaturní rozměěry ry svých svých ččástí - mechanickou robustností, neboástí - mechanickou robustností, neboťť „z vn „z vněějšku“ jsou jšku“ jsou tvotvořřeny kovovými dutými vlnovody.eny kovovými dutými vlnovody.

5757

Documents

Mikrovlnná integrovaná technika ( M I T )