Главная Бухгалтерия в кармане Учет расходов Экономия на кадровиках Налог на прибыль Как увеличить активы Основные средства
Главная ->  Конструирование и расчет полосковых устройств 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [ 24 ] 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49


Рнс. 4.15. Модификации токонесущей полоски кольцевы.х мостов.

Эскизы различных модификаций токонесущей полоски кольцевого моста изображены на рис. 4.15. Для придания жесткости конструкции моста и крепления коаксиальных разъемов диэлектрические подложки с вытравленной или полученной вакуумным напылением токонесущей полоской помещались в металлический корпус. Кольцевые мосты на несимметричных волноводах экранировались. Минимальное расстояние от экрана до токонесущей полоски рекомендуется выбирать от 10 до 15 d.

НАПРАВЛЕННЫЕ ОТВЕТВИТЕЛИ

Полосковые направленные ответвители представляют собой четырехплечные взаимные устройства (восьмиполюсники), предназначенные для направленного отбора части СВЧ мощности из одного (основного) канала в другой (дополнительный (рис. 5.1). Направленная передача энергии в таких устройствах связана с условием полного согласования всех его плеч. При идеальном согласовании одно из плеч дополнительного канала развязано и мощность в него не поступает. В двух других плечах называемых рабочими, входная мощность распределяется в соот-

Область связи

Рис 5.1. Функциональная схема направленного ответ-

йетствин с выбранной величиной связи между каналами. Указанные свойства позволяют иашльзо-вать такие устройства для построения полосковых делителей мощности, смесителей, модуляторов, дискриминаторов, сумматоров мощности и т. д. Кроме того, направленные ответвители можно использовать как самостоятельные узлы, необходимые для проведения различного рода измерений в СВЧ диапазоне. Следует, однако, заметить, что в реальных конструкциях направленных ответвителей идеальное согласование не достигается и, следовательно, в теоретически развязанное плечо частично попадает мощность, действующая на его входе.

§ 5.1. Основные характеристики и параметры

Для хара[ктеристики свойств реальных направленных ответвителей (рис. 5.1) используют следующие параметры.

Рабочее затухание, или Выраженное в децибелах отношение мощностей на входе и выходе основного канала;

C.,= l01g.

Переходное ослабление (связь), или отношение мощности Pi на входе основного канала к мощности Рз, существующей на выходе рабочего плеча дополнительного канала (дБ):

C =10lg.

Развязка, или отношение мощности Pi на входе основного канала к мощности Р4, существующей на выходе разЬязанного плеча дополнительного канала (дБ):

C,.= l01g.

Направленность, или отношение мощностей на выходе рабочего и развязанного плеча дополнительного канала (дБ):

C =10lg£-.



Коэффициент деления мощности, или отношение мощностей на выходе рабочих плеч основного и дополнительного каналов (дБ);

КСВН - коэффициент стоячей волны (параметр, характеризующий степень согласования плеч направленного ответвителя с нагрузками). Величина КСВН со стороны любого плеча направленного ответвителя определяется (измеряется) при условии полного согласования всех оставшихся плеч;

Af-рабочая полоса направленного ответвителя, т.е. участок частот, на котором неравномерность связи ДСи (отклонение связи от среднего значения) или неравномерность величины направленности ДСм не превышает заданного значения; /о - средняя частота рабочей полосы ответвителя, равная среднеарифметическому значению крайних частот /i и ft.: k= {fi+f2)/2; Jk, - центральная длина волны рабочей полосы ответвителя: >= =2?,iA2/(Xi-f Хг), где Xi и Хг-наибольшая и наименьшая длина волны в пределах рабочей полосы Af.

Для характеристики свойств направленных ответви-телей, работающих в полосе частот, нужно также определить частотные зависимости указанных выше параметров Ci3, Ci4, С34, С23. При проектировании и создании направленных ответвителей обеспечение тех или иных параметров в большинстве случаев определяется конкретными условиями их применения. Так, при использовании ответвителей в однотактных смесителях величина переходного ослабления С,з обычно составляет 15 ... 25 дБ и выбирается в зависимости от величины мощности гетеродина, допустимой реакции цепи гетеродина на основной канал и т. д. При использовании ответвителей в рефлектометрах и измерителях проходящей мощности с целью снижения погрешности измерений связь с дополнительным каналом ответвителя выбирается еще более слабой: Cis=20 ... 30 дБ.

Как уже отмечалось, величина направленности С34 реальных конструкций имеет конечное значение, которое определяется типом ответвителя, качеством согласования плеч с нагрузками, диапазоном частот и находится в пределах 15 ... 40 дБ. Этот параметр во всех случаях желательно иметь как можно большим. Например, вот-144

ветвителях, предназначенных для смесителей, снижение величины направленности Сц приводит к снижению развязки (Ci4=Ci3--C34) и увеличению проникновения мощности гетеродина во входную цепь смесителя. Последнее обстоятельство, как известно, является крайне нежелательным. При проектировании направленных ответвителей для широкополосных устройств необходимо, чтобы рабочая полоса Af ответвителя была шире полосы устройства, причем неравномерность связи ДС13 и неравномерность направленности ДСз1 в полосе не должны превышать заданных требова1ШЙ, например ±0,3 дБ. Широко-полосность же ответвителя, как будет сказано ниже, обеспечивается выбором типа связи, числом элементов связи, конструкцией и зависит от величины переходного ослабления и заданной неравномерности ДСи.

§ 5.2. Классификация направленных полосковых ответвителей и их особенности

1. По виду связи между основным и дополнительным каналом полосковые направленные ответвители делятся на три типа: а) с распределенной электромагнитной связью; б) со связью шлейфного типа; в) с емкостной связью.

2. По степени связи полосковые направленные ответвители делятся на два типа: а) с сильной связью (связь меньше 10 дБ); б) со слабой связью (связь больше 10 дБ).

3. В зависимости от типа используемых полосковых волноводов направленные ответвители бывают симметричные и несимметричные.

4. По виду диэлектрика, используемого в полосковом волноводе, различают направленные ответвители с воздушным и твердым заполнителем, а также микрополос-ковые направленные ответвители, изготовленные на основе методов СВЧ печати с большим значением относительной диэлектрической проницаемости подложки.

Полосковые направленные ответвители с распределенной электромагнитной связью (рис. 5.2) представляют собой параллельно расположенные и электромагнитно связанные полосковые волноводы с волной типа ТЕМ. Ответвленная в дополнительный полосковый волновод мощность распространяется в направлении, обратном направлению распространения ее в основном волноводе. 10-792 145



Такие ответвители носят наЗванйе йр6тй6ойап15авлёй-ных , В зависимости от электрической длины участка связи направлет1ые ответвители могут быть однозвен-ными (одноступенчатыми) (рис 5.2,с) и многозвенными (многоступенчатыми) (рис. 5.2,6).

Многозвенные ответвители позволяют увеличить связь и широкополосность системы. Например, трехзвенные ответвители на симметричных полосковых волноводах

Выход

Выход


Рис. 5.2. Однозвенный направленный ответвитель с электромагнит-ион связью (а) и многозвенный (6).

С переходным ослаблением на средней частоте Са~ =3 дБ обеспечивают коэффициент перекрытия kffijf 5 при отклонении связи от среднего значения на АСа= = ±0,4 дБ и А/=3 при ACi3= ±0,1 дБ.

Однозвенные ответвители обеспечивают коэффициент перекрытия й/ =2 при Ci3=3 дБ и ACi3=0,3 дБ. Причем частотная характеристика переходного ослабления одно-звенного ответвителя имеет форму косинусоиды, в то время как характеристика многозвенных ответвителей может быть сделана максимально плоской или чебышевской (с равным отклонением от среднего значения). С ростом переходного ослабления при фиксированных значениях ДС13 рабочая полоса ответвителя сужается. Величина направленности теоретически идеальна (бесконечна) в неограниченной полосе частот. Напряжения в выходных плечах 2 v 4 направленного ответвителя не зависят от частоты и имеют постоянный фазовый сдвиг, равный п/2.

Наибольшее распространение среди направленных ответвителей со слабой электромагнитной связью получили ответвители с боковой связью (рис. 5.3,а). Они чаще всего выполняются на основе СВЧ методов печати как на симметричных, так и на несимметричных полосковых волноводах. Среди разновидностей направленных ответ-146

вителей со слабой связью следует отметить ответвители с диафрагмой между параллельно расположенными по-лосковыми волноводами (рис. 5.3,6, в). Величина связи такой конфигурации может регулироваться путем изменения величины зазора в диафрагме.


Рис. 5.3. Поперечное сечсппе полосковых направленных ответвителей со слабой электромагнитной связью:

с - с Соковой связью на симметричном полосковом волноводе: б со связью через диафрагму на симметричном полосковом волноводе: в - со связью через диафрагму на несимметричном полосковом волноводе с твердым диэлектриком.

К направленным ответвителям с сильной связью (малым переходньш ослаблением) следует отнести ответви- тели с так называемой лицевой связью или со связью по широким сторонам полосковых волноводов. При этом связанные полосковые волноводы располагаются либо

а . е

Ряс. 5.4. Поперечное сечение полосковых ответвителей с сильной связью.

а - с уравновешивающей полоской: 6 - с параллельным расположением токонесущих полосок волновода: в - с перпендикулярным расположением токонесущих полосок волновода,

параллельно (рис. 5.4,а, б), либо перпендикулярно (рис. 5.4,в) заземленным пластинам. Поскольку каждый полосковый волновод (рис. 5.4,а) расположен несимметрично относительно внешних заземленных пластин, то в подобных направленных ответвителях возможно возникновение паразитных видов колебаний. I- Однако путем полной экранировки ответвителя либо введением дополнительной уравновешивающей полоски (рис. 5.4,а) паразитные виды колебаний можно исключить практически полностью [65J.

}0 Н7



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [ 24 ] 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95