tuzsutТруды учебных заведений связиProceedings of Telecommunication Universities1813-324X2712-8830СПбГУТ10.31854/1813-324X-2023-9-4-21-33tuzsut-496Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, ФОТОНИКА, ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И СВЯЗЬELECTRONICS, PHOTONICS, INSTRUMENTATION AND COMMUNICATIONSПрименение эквивалентных схем pin-диодов и МЭМС-ключей в задачах электродинамического моделированияEquivalent Circuits Application of Pin-Diodes and MEMS-Keys in Electrodynamic Modeling Problemshttps://orcid.org/0000-0002-5270-0792ИщенкоЕ. А.IshchenkoE.

аспирант кафедры «Радиоэлектронных устройств и систем» Воронежского государственного технического университета

kursk1998@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2031-5531ПастернакЮ. Г.PasternakYu.

доктор технических наук, профессор кафедры «Радиоэлектронных устройств и систем» Воронежского государственного технического университета

pasternakyg@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4697-5976ПендюринВ. А.PendyueinV.

кандидат технических наук, генеральный директор АО НПП «Автоматизированные системы связи»

infonpp-acc.ru@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0004-0569-6737ПроскуринД. К.ProskurinD.

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Радиоэлектронных устройств и систем» Воронежского государственного технического университета

pdk@vgasu.vrn.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9027-6163ФёдоровС. М.FedorovS.

кандидат технических наук, доцент кафедры «Радиоэлектронных устройств и систем» Воронежского государственного технического университета

fedorov_sm@mail.ruВоронежский государственный технический университетРоссияVoronezh State Technical UniversityRussian FederationАО НПП «Автоматизированные системы связи»РоссияResearch and Development Enterprise “Automated Communication Systems”, JSCRussian Federation202320092023942133Copyright © Ищенко Е.А., Пастернак Ю.Г., Пендюрин В.А., Проскурин Д.К., Фёдоров С.М., 20232023Ищенко Е.А., Пастернак Ю.Г., Пендюрин В.А., Проскурин Д.К., Фёдоров С.М.Ishchenko E., Pasternak Y., Pendyuein V., Proskurin D., Fedorov S.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tuzs.sut.ru/jour/article/view/496

В данной статье исследуется возможность использования схемотехнических форматов описания радиокомпонентов для применения в задачах электродинамического моделирования. Исследование проводилось на примере управляемого метаматериала в виде электромагнитного кристалла для коммутации узлов, которого применялись SPICE-модели эквивалентных схем pin-диодов и МЭМС-ключей. Также рассматривалась возможность использования альтернативного формата описания радиоэлектронных компонентов ‒ Touchstone-файлы. Полученные результаты иллюстрируются графиками матриц рассеяния, а также эквивалентными схемами и SPICE-кодом. Полученные результаты могут быть востребованы при создании конструкций, совмещающих активные нелинейные радиокомпоненты и СВЧ-устройства.

This article studies the possibility of using circuit formats to describe radio components in electrodynamic modeling problems. The study was carried out on the example of a controlled metamaterial in the form of an electromagnetic crystal with SPICE-models of equivalent circuits of pin-diodes and MEMS-keys. Also, the possibility of using Touchstone files as an alternative format for describing radio-electronic components was considered. The obtained results are illustrated by scatter matrix plots, as well as equivalent circuits and SPICE code. Obtained results can be used for the design of structures that combine active nonlinear radio components and microwave devices.

эквивалентные схемыSPICETouchstoneМЭМС-ключиpin-диодыметаматериалэлектродинамическое моделированиеequivalent circuitsSPICETouchstoneMEMS-switchespin-diodesmetamaterialelectrodynamic simulationReferencesWu Z.-f., Liu J.-b. A new design of MEMS coplanar waveguide phase shifter // Proceedings of the International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium ‒ China (ACES, Beijing, China, 29 July‒01 August 2018). IEEE, 2018. DOI:10.23919/ACESS.2018.8669307Wu Z.-f., Liu J.-b. A new design of MEMS coplanar waveguide phase shifter. Proceedings of the International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium ‒ China, ACES, 29 July‒01 August 2018, Beijing, China. IEEE; 2018. DOI:10.23919/ACESS.2018.8669307Mingle S., Hassoun I., Kamali W. Beam-Steering in Metamaterials Enhancing Gain of Patch Array Antenna Using Phase Shifters for 5G Application // Proceedings of the 18th International Conference on Smart Technologies (IEEE EUROCON 2019, Novi Sad, Serbia, 01‒04 July 2019). IEEE, 2019. DOI:10.1109/EUROCON.2019.8861926Mingle S., Hassoun I., Kamali W. Beam-Steering in Metamaterials Enhancing Gain of Patch Array Antenna Using Phase Shifters for 5G Application. Proceedings of the 18th International Conference on Smart Technologies, IEEE EUROCON 2019, 01‒04 July 2019, Novi Sad, Serbia. IEEE; 2019. DOI:10.1109/EUROCON.2019.8861926Wu Z.N., Tang W.X., Cui T.J. A beam-steerable metamaterial lens using varactor diodes // Proceedings of the MTT-S International Microwave Workshop Series on Advanced Materials and Processes for RF and THz Applications (IMWS-AMP, Suzhou, China, 01‒03 July 2015). IEEE, 2015. DOI:10.1109/IMWS-AMP.2015.7324902Wu Z.N., Tang W.X., Cui T.J. A beam-steerable metamaterial lens using varactor diodes. Proceedings of the MTT-S International Microwave Workshop Series on Advanced Materials and Processes for RF and THz Applications, IMWS-AMP, 01‒03 July 2015, Suzhou, China. IEEE; 2015. DOI:10.1109/IMWS-AMP.2015.7324902Chaimool S., Hongnara T., Rakluea C., Akkaraekthalin P., Zhao Y. Design of a PIN Diode-Based Reconfigurable Metasurface Antenna for Beam Switching Applications // International Journal of Antennas and Propagation. 2019. Vol. 2019. Article ID 7216324. DOI:10.1155/2019/7216324Chaimool S., Hongnara T., Rakluea C., Akkaraekthalin P., Zhao Y. Design of a PIN Diode-Based Reconfigurable Metasurface Antenna for Beam Switching Applications. International Journal of Antennas and Propagation. 2019;2019:7216324. DOI:10.1155/2019/7216324Liu B., Lin G., Cui Y., Li R. An Orbital Angular Momentum (OAM) Mode Reconfigurable Antenna for Channel Capacity Improvement and Digital Data Encoding // Scientific Reports. 2017. Vol. 7. Article ID 9852. DOI:10.1038/s41598-017-10364-4Liu B., Lin G., Cui Y., Li R. An Orbital Angular Momentum (OAM) Mode Reconfigurable Antenna for Channel Capacity Improvement and Digital Data Encoding. Scientific Reports. 2017;7:9852. DOI:10.1038/s41598-017-10364-4Пастернак Ю.Г., Ищенко Е.А., Пендюрин В.А., Фёдоров С.М. Использование активного метаматериала в качестве интегрированного в волновод фазовращателя // Труды учебных заведений связи. 2021. Т. 7. № 1. С. 54‒62. DOI:10.31854/1813-324X-2021-7-1-54-62Pasternak Yu., Ishchenko E., Pendyurin V., Fedorov S. Use of Active Metamaterial as a Phase Shifter Integrated into the Waveguide. Proc. of Telecommun. Univ. 2021;7(1):54‒62. DOI:10.31854/1813-324X-2021-7-1-54-62Vladimirescu A. The SPICE Book. John Wiley, 1994. 432 p.Vladimirescu A. The SPICE Book. Wiley; 1994. 432 p.Touchstone File Format Specification. Rev 1.1. EIA/IBIS Open Forum, 2002. 11 p.Touchstone File Format Specification. Rev 1.1. EIA/IBIS Open Forum; 2002. 11 p.The PIN Diode Circuit Designers’: Handbook. Microsemi Corporation, 1998. 137 p.The PIN Diode Circuit Designers’: Handbook. Microsemi Corporation; 1998. 137 p.Ahmad I., Dildar H., Khan W.U.R., Ullah S., Ullah S., Albreem M.A., Alsharif M.H., Uthansakul P. Frequency Reconfigurable Antenna for Multi Standard Wireless and Mobile Communication Systems // Tech Science Press. 2021. Vol. 68. Iss. 2. PP. 2563‒2578. DOI:10.32604/cmc.2021.016813Ahmad I., Dildar H., Khan W.U.R., Ullah S., Ullah S., Albreem M.A., Alsharif M.H., Uthansakul P. Frequency Reconfigurable Antenna for Multi Standard Wireless and Mobile Communication Systems. Tech Science Press. 2021;68(2):2563‒2578. DOI:10.32604/cmc.2021.016813Casals-Terré J., Pradell L., Heredia J.C., Giacomozzi F., Iannacci J., Contreras A., Ribó M. Enhanced Robustness of a Bridge-Type Rf-Mems Switch for Enabling Applications in 5G and 6G Communications // Sensors. 2022. Vol. 22. Iss. 22. Article ID 8893. DOI:10.3390/s22228893Casals-Terré J., Pradell L., Heredia J. C., Giacomozzi F., Iannacci J., Contreras A., Ribó M. Enhanced Robustness of a Bridge-Type Rf-Mems Switch for Enabling Applications in 5G and 6G Communications. Sensors. 2022;22(22):8893. DOI:10.3390/s22228893Gong S., Shen H., Barker N.S. Study of Broadband Cryogenic DC-Contact RF MEMS Switches // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2009. Vol. 57. Iss. 12. PP. 3442‒3449. DOI:10.1109/TMTT.2009.203387Gong S., Shen H., Barker N.S. Study of Broadband Cryogenic DC-Contact RF MEMS Switches. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2009;57(12):3442‒3449. DOI:10.1109/TMTT.2009.2033872Авдюшин А.С., Ашихмин А.В., Зеленин И.А., Пастернак Ю.Г., Федоров С.М. Искусственный диэлектрик с синтезируемой поверхностью отражения электромагнитных волн СВЧ диапазона // Радиотехника. 2014. № 6. С. 4‒7.Avdyushin A.S., Ashikhmin A.V., Zelenin I.A., Pasternak Yu.G., Fedorov S.M. Artificial Dielectric with Surface Synthesized for Reflection of Electromagnetic Waves of Microwave Range. Radiotekhnika. 2014:6:4‒7.Авдюшин А.С., Ашихмин А.В., Пастернак Ю.Г., Федоров С.М., Чугуевский В.И. Использование цилиндров с анизотропным характером проводимости для упрощения модели искусственного диэлектрика // Радиотехника. 2014. № 6. С. 100‒104.Avdyushin A.S., Ashikhmin A.V., Pasternak Yu.G., Fedorov S.M., Chuguevskiy V.I. Use of Cylinders with Anisotropic Conductivity to Simplify Mathematical Model of Artificial Dielectrics. Radiotekhnika. 2014;6:100‒104.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.