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 6. Средняя Длина волны в иолоскОвом волноводе (формула (5.26)): >ч„,. = К = 10/VT9 = 5.88 см. 7. Длина шлейфов (п. 3) ; = D.21.58.8=112,3 мм. 8. Длина отрезков полоскового волновода, заключенного между шлейфами, (i,i = iBj=58.8.:i/4-l4,7 м. 9. Ширина шлейфов и ширина отрезков полосковых волноводов между шлейфами иа основании формул гл. d по заданным зиачеиия.м 2ш1 = 146 Ом и Zo, КТ=. 76,5 Ом и при толщине диэлектрика d = = 2 мм соотиетствеиио равны: йш1-20,2г-0,44 мм; * ,=2-0,8= 1,6 мм. 10. Ширина плеч (подводящих .полосковых волноводов) на осио-ваиин формул п. 9 Ь, ... 4=2.0,65=11,3 мм. 111. Основные рабочие арамегры ответвителя, формулы (5.17)- (5.19), равны: рабочее затухание C,j=.101g 1,3 =1,.М дБ; переходное затухание С„=Ю lg[l + (.l/0J58)2]=6 дБ; коэффициент деления мощности Cs3=101g (0,58)- =4,86 дБ. На рис. 5.43 Показана конструкция двухшлейфного ответвителя, построенная пО расчетным данным. Пример 3. Рассчитать -микрополосковый направленный ответвитель на связанных полоскоаы.\ волноводах по следующим данным: величина переходного ослабления Cj3=10 дБ, центральная длина волиы 1=\0 см, диэлектрическая проницаемость е=10,4, толщина диэлектрика rf=l мм, характеристическое сопротивление Z=50 Ом. Расчет. I. По графику рис. 5.8 определим геометрические размеры обла-; S/d=0,304; bid-am. сти связи; Рис. 5.13. Конструкция двухшлейфного ответвителя иа симметричном полосковом волноводе. При rf=l,0 мм расстояние между лолооковымн волноводами 5=0,304, ширина полоски в области связи 6 = 0,64 мм. 2. Длина области связи ответвителя (формула (5.26) и график рис. 5.8) I = Х/4 Vl = 10/4-2,56= 9,6 мм, где е„ = Ц-(1--в) = 5,7(1 -1-0,18) = 6,72. 3. Ширина плеч *10лоскО'НЫ.\ волноводов /вне области связи (график рис. 3.6) для Z=5() Ом, * = 0,87 мм. 4. .Величина иапраллеипост.н для Ci3=IO дБ н (график рис. 5.7) Сз1 = 12,5 дБ. 5. Величина развязки С„-Сз1--С,з=112,5-(-10=22,5 дБ. Глава 6 ПОЛОСКОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ При конструировании широкополосных полосково-волноводных переходов наиболее целесообразно пригле-нять гребенчатые волноводы П- и Н-образные [59, 97]. При равных общих размерах с прямоугольными они имеют более низкую критическую частоту. Характеристическое сопротивлеинс может быть достигнуто значительно меньшим, чем у прямоугольного волновода, и в частности, равным характеристическому сопротивлению несимметричного волновода. Причем разнос между критическими длинами волн для различных типов волн заметно больше, чем у прямоугольного волновода, что также существенно для широкополосного перехода. Несимметричный полосковый волновод подключается к отрезку гребенчатого волновода с соответствующим характеристическим сопротивлением. При этом переориентация поля минимальна. Гребенчатый волновод плавно или ступенчато переходит в прямоугольный. Так как гребенчатый волновод симметричен, то несимметричная волна Яго не возбуждается в прямоугольном волноводе. К тому же в гребенчатом волноводе колебания зо имеют значительно меньшую критическую длину волны, чем в прямоугольном. Это дает возможность использовать такие переходы практически во всей полосе частот между критическими частотами колебаний Яю и Язо прямоугольного волновода. Итак, как уже отмечалось, необходимо, чтобы характеристическое сопротивление выходной секции П-образ- ного волновода (Z o) было равно характеристическому сопротивлению несимметричного полоскового волновода Zsn, а зазор между гребнем и нижней стенкой волновода был равен толщине диэлектрика несимметричного полоскового волновода d. Геометрия гребня определяется необходимым законом согласования в заданном г- 5
Рис. 6.1. Переход с прямоугольного волновода иа несимметричный с твердым диэлектриком: /-прямоугольные волновод; г -переход с П-обраэаого волвовода нв поямо-уюльныв; 5 - ступенчатый гребень П-обряэного волновода; 4 - днэлекгрнче-скнй вкнт, прижимающий контактныйязычок 5 к полосковому волноводу б- диапазоне частот (чебышевским или максимально плоским) и представляет основную задачу расчета. Переход с соответствующими обозначениями изображен на рис. 6.1. Исходными данными для расчета перехода обычно являются: характеристическое сопротивление несимметричного полоскового волновода Z n; расстояние между полосками (толщина диэлектрика) d; сечение прямоугольного волновода аХб; диапазон частот согласования; закон согласования и максимальное значение модуля коэффициента отражения Г|мако. § 6.1. Анализ перехода на несимметричный полосковый волновод Прежде всего необходимо определить ширину гребня П-образного волновода, характеристическое сопротивление которого Zno равно характеристическому сопротив- ленню несимметричного полоскового волновода на средней частоте диапазона согласования /о, а зазор между гребнем и основанием равен толщине диэлектрика. Известно, что Ki-(VA .)= (6.1) Здесь 2пооо - характеристическое сопротивление П-об-ра.чного волновода на бесконечной частоте; Я,- расчетная длина волны; ?и„рпо -критическая длина волны П-образного волновода. Крнтнмсская длина полны Якрп и характеристическое сопротивление Zn , выражаются через геометрические размеры волновода следующим образом; WP=- ViS/d + 2С^>е) (bja) (1 - Sjd). (6.2) где i p = 2a-критическая длина волны прямоугольного волновода; 2C>=--[farch(L±£;)f21n X=dlb; (6.3) 120п Где 2cose. +4 (slne.+ 4cose, tg -J (6.4) При узком гребне, т. е. при S/al/S, выражение (6.4) упрощается: 7 1202 ik R посо- (2Са/. + S/d + n(]- S/ay/2b- Аналитическое решение уравнения (6.1) относительно ширины гребия 5 невсаможно, так как она входит сложным образом в выражения для Крп и Zno . Требуемая величина ширины гребня S определяется графически. Используя график и номограммы рис. 6.2-6.4. можно построить зависимость Zno(S/a). Определив два
Рис. 6.2. Зависимость емкости неоднородности Ci и 2Ca/so от отношения ступенек сИЬ (ео= =8да-10-12 Ф/м). 112 -/М g 9 i значения Zno при S/a> <0,5 и S/a<0,5, находим ориентировочную величину (S/a) опт как точку пересечения прямой 2по=2ш1= const с кривой Zno(5/a). Затем определяем значение Zno(S/a) при (5/а)опт и уточняем точку пересечения прямой 2по=нп= =constc кривой2по(S/a). Для повышения точности вычислений зависимость Zm (S/a) строится по формуле (6.1) в окрестности (S/a) опт (рис. 6.5). Определив начальные размеры П-волновода, выполняем основное построение: зависимость Отношение ширины выступа к гиирине Волновода fS/aJ 0 2 16 8 1 Llilihlililii.hj - * / 1- Е- i г } ¥ S 6 Отившеиие ширины ввлноВодо. к высоте fu/S) Рис. ЪЛ. Номограмма для определения критической длниы волны П-образиого волновода. 4 f- И Рис. 6.4. Порядок готхваиия номограммой Порядок пользования номограммой S гСа fa-S> а По/ е ш Номограмма для определения тивления П-образиого волновода. характеристического сопро- по(6/d), необходимую для синтеза ступенчатого (или плавного) перехода между прямоугольным и П-обпаз-ным волноводами. Величина перепада ха- j рактеристических сопротивлений R прямоугольного и П-образного волноводов, необходимая для определеяия числа согласующих ступенек при заданных условиях, определяется выражением J?= о дг о^--ZuolZu. Здесь Z - характеристическое сопротивление Определение ши-прямоугольного волновода ЕрвоТ™ |
© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95 |