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

зависимыми от величины потерь и изменяются на одинаковое Значение ACi (дБ):

(5.14)

где р - постоянная затухания, / - длина полоскового волновода.

При конструктивном расчете длина области связи одноступенчатых направленных ответвителей выбирается равной четверти средней длины волны в полосковом волноводе:

1 = К^14= ЩУТ^. (5.15)

Размеры направленного ответвителя вне области связи определяются по формулам, предназначенным для расчета одиночных полосковых волноводов выбранного типа (гл. 1).

Приведенные выше соотношения являются справедливыми для направленных ответвителей, у которых фазовые скорости четного и нечетного типов колебаний равны. Это равенство выполняется в ответвителях на симметричных и несимметричных полосковых волно-

г 6 10 П СаЯВ

Рнс. 5.7. Зависимость величины направленности от переходного ослабления.

водах, если в области распределения электромагнитного поля диэлектрическая среда однородна. В микро-полосковых Ответвителях (рис. 5.2) основная часть поля сосредоточена в диэлектрике, в то же время часть-его находится в воздухе, поэтому оказывается, что длина волны колебаний четного типа выше длины волны колебаний нечетного типа. В этом случае (даже при выполнении условия (5.3)) существует некоторое конечное значение коэффициента отражения. Напряжение на выходе плеча 4 не равно нулю. Величина направленности Сз4 становится также теоретически конечной.

Как показывают экспериментальные исследования микрополосковых ответвителей, величина направлеиир-сти главным образом зависит от величины переходного ослабления C\% ответвителя. С уменьшением срязи иа-


правЛеНиость ухудшается (рис. 5.7). Частотные зайиси-мости переходного ослабления и рабочего затухания Ci2 по существу не отличаются от характеристик ответвителей с равными фазовыми скоростями. Точный расчет микрополоскового ответвителя гораздо сложнее, чем направленного ответвителя па симметричных полосковых волноводах, поскольку конечные геометрические размеры ответвителя являются функцией еще больше- j:/ го числа переменных.

На рис. 5.8 приведена зависимость геометрических размеров ответвителя bid и sjd от величины переходного ослабления для диэлектрической проницаемости материала подложки Е= 10,4. Длина области связи микрополоскового ответвителя выбирается согласно формуле (5.15), где еп является средней величиной эквивалентных диэлектрических проницаемостей четного и нечетного типов колебаний. Приблизительно Еп соответствует эквивалентной диэлектрической проницаемости в полосковом волноводе вне области связи. Для улучшения направленности длину области связи можно несколько уменьшить пропорционально величине связи, однако связь на средней частоте при этом также уменьшится.

2. Шлейфные направленные ответвители. Анализ шлейфных направленных ответвителей, так же как и ответвителей с распределенной электромагнитной связью, удобно проводить на основе режимов четных н иеч'етдых колебаний (напряжения на входах в противофазе). В результате подобного рассмотрения должны быть найдены элементы матрицы рассеяния направленного ответвителя и затем определены его рабочие параметры. Поскольку шлейфы включены параллельно (рис. 5.5), то для удобства дальнейшего рассмотрения будет использовать нормир,ованные волновые проводимости

YiZIZC Vo,=Z/Z , (5.16)

Рнс. 5.8. Зависимость геометрических размеров связанных полосковых волноводов от величины переходного ослаблепня.



где Zo - характеристическое сопротивление плеч; Zmi и Zoi - характер1[стнческие сопротивления i-ro шлейфа и i-ro отрезка между шлейфами соответственной

Считая, что отрезки полоскового волновода равны ?.011в/4, влияние реактивных сопротивлений мест подключения шлейфов отсутствует, а ответвитель полностью согласован с нагрузками, то значения нормированных проводимостей шлейфов и отрезков между ними связаны простыми соотношениями, приведенными в табл. 5.2.

ТАБЛИЦА S.2

Число шлейфов

У ml Ушг\

01 ~ У02)

К„, = 1 4;

1и2 = У mil

Основные рабочие параметры двухшлейфного направленного ответвителя при условии, что входная мощность поступает в плечо У, определяются исходя из следующих соотношений:

рабочее затухание

1 ., v2.

переходное ослабление C., = 101g=101g[=101g(+1;

коэффициент деления мощности

C.= l01g-=101g .

(5.17) (5.18)

(5.19)

В соотношениях (5.17) - (5.19) значения 8и--элементы матрицы рассеяния восьмиполюсника, стоящие в первой строке, (-ом столбце. 156

Теоретическая величина направленности двухшлейфного ответвителя в диапазоне частот

(5.20)

C = 201g sin -(hlt-l)

где /о - средняя частота характеристики направленности; f - текущее значение частоты в рабочей полосе ответвителя.

Для построения балансных смесителей, модуляторов и т. д. широкое распространение получили 3-децибель-ные двухшленфпые огнсгпнтелн (мосты). Они обеспечивают рапное деление мощности между выходными плечами 2 и 3. В этом случае значения нормированных проводимостей шлейфов и отрезков между ними выбираются равными следующим величинам:

Если плечи 3-децибельного ответвителя имеют рассогласование с известной величиной комплексных коэффициентов отражения Гг, Гз, Ti, то при этих условиях его рабочие параметры могут быть определены по следующим соотношениям:

коэффициент стоячей волны со входа

2-f .

KCBH.w переходное ослабление

C., = 20Ig рабочее затухание

C =201g

2 + г2-Г,

2 -f Г, - Г;

(1+т,)уг

2-f Га-Гз

развязка

C =201g ,i + rj(r.-i-r,) коэффициент деления мощности

C =101g

i-f г.

(5.21)

(5.22)

(5.23)

(5.24)

(5.25)

Приведенные соотношения (5.21) - (5.25) справедливы для не слишком больших значений комплексных коэффициентов отражения (Г=0,15 ... 0,25) во всех плечах ответвителя. С помощью указанных соотношений



Можно определить влияние степени рассогласования плеч на достижимые параметры моста, а также оценить возможное изменение параметров устройств, выполненных на их базе. Оценка этих данных важна при анализе и проектировании многих СВЧ устройств. Так, уменьшение величины развязки в 3-децибельном ответвителе, предназначенном для балансного смесителя, снижает степень подавления шумов гетеродина и увеличивает связь меж- ду цепями сигнал - гетеродин.

Характерной особенностью двухшлейфного 3-деци-бельного ответвителя является независимость КСВН (5.21) и коэффициента деления (5.25) от степени рассогласования нагрузок в выходных плечах 2 и 3, если величина рассогласования в этих плечах остается одинаковой. Вместе с тем остальные рабочие параметры направленного ответвителя изменяются с изменением величины рассогласования плеч. Рабочие параметры трех-шлейфового согласованного направленного ответвителя определяются из следующих соотношений:

рабочее затухание

C..= 101glS l-=101g -

переходное ослабление

C..= 101glS,J-=101g коэффициент деления мощности

C = 101gS /S.J =101g(

4,+

Если принять, что нормированная проводимость центрального шлейфа Кш2 равна проводимости плеч, т. е. 1ш2=)оо=1, то переходное ослабление будет зависеть от значения нормированной проводимости отрезка, заключенного между шлейфами: Ci3=201gyoi.

В случае выполнения равенства Ко1=Уог=Коо=1, т.е. при обеспечении однородных каналов, переходное ослабление определяется величиной нормированной проводимости центрального шлейфа Ci3=20Ig (1/1ш2)

Для обеспечения в трехшлейфном ответвителе равного деления мощности между выходными плечами 2 и 3 необходимо, чтобы нормированные Ч1роводимости были выбраны в соотношениях: Ymi= V2 - 1; yI, = = Yy2. 158 ,

Среди многошлейфных ответвителей в расчетном отношении наиболее простыми являются периодически шлейфные ответвители. У них проводимости отрезков полосковых волноводов между шлейфами равны прово-димостям плеч (loi=l ), а проводимости крайних шлейфов, выбранные из условий обеспечения согласования ответвителя, равны между собой. Кроме того, все внутренние шлейфы имеют одинаковые проводимости.

В табл. 5.3 приведены параметры Ymi и Ушг периодических ответвителей с переходным ослаблением 3 и 10 дБ.

ТАБЛИЦА 5.3

Параметр

Чис-го шлеПфов

Связь, дБ

0,414

0,162

0,234

0,094

0,209

0,081

0.707

0,316

0,541

0,226

0,381

0,160

Из табл. 5.3 следует, что с увеличением числа шлейфов существенно возрастает сопротивление крайних шлейфов. Это приводит к ограничению возможности их конструктивного выполнения.

Для любого шлейфного ответвителя при найденных значениях проводимостей поперечные размеры пдеч, шлейфов и отрезков между шлейфами для соответствующего типа используемого полоскового волновода (симметричного или несимметричного) определяются с помощью формул (гл. 1).

Длина шлейфов и расстояние между ними выбираются равными одной четверти средней длины волны в полосковом волноводе:

г = Я„ /4=Я/4К;;, (5.26)

где Я - длина волны в свободном пространстве; п - относительная диэлектрическая проницаемость для симметричного полоскового волновода либо эффективная диэлектрическая проницаемость для несимметричного полоскового волновода [(1.110) или графики рис. 1.29].

При построении шлейфных ответвителей наибольшее вримание следует уделять точности изготовления шлей-



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