Реферат по предмету "Коммуникации и связь"


Разработка делителя мощности на микрополосковой линии

КАЗАНСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ А.Н.ТУПОЛЕВА
/>

Кафедра РТС

Тремаскин Е.В.
Гр.5408
Разработкаделителя мощности на микрополосковой линии.
 
Расчетно-пояснительнаязаписка к курсовому проекту
по дисциплине
Сверхвысокиечастоты
Специальность210300
Казань 2010

Задание
 
Разработать сумматор насимметричной МПЛ линии:
/>

Содержание
 
Введение
Делители мощности
Выбор материала
Поправочные коэффициенты
Ширина микрополосков и трансформаторсопротивлений
Набег фаз
Заключение
Список литературы

Введение
 
В настоящее время областьприменения радиоэлектронных средств расширяется, комплексы радиосистемстановятся все более сложными, это полностью относится и к радиотехнике СВЧдиапазона. В связи с расширением физических возможностей радиоэлектроннойаппаратуры во многих случаях необходимо не только излучать и принимать СВЧсигнал, но также производить его обработку и преобразование, поэтомуусложняются СВЧ схемы и в прежнем исполнении становятся громоздкими, поэтомувозникает необходимость создания миниатюрных схем работающих в СВЧ диапазоне.
Миниатюризация схемныхрешений радиоаппаратуры в настоящее время реализуется с помощью гибридныхпленочных и твердотельных микросхем. Наибольшие успехи в этом плане былидостигнуты в области низких частот. Однако методы конструирования и технологияизготовления низкочастотных схем не могут быть перенесены на схемы СВЧдиапазона, так как между этими устройствами в микроисполнении существуетбольшое количество различий.
К радиотехническимустройствам СВЧ диапазона предъявляются жесткие требования по снижениюсебестоимости, повышению надежности, уменьшению габаритов и веса. Сегодня вес игабариты стали факторами, ограничивающими применение СВЧ аппаратуры, особенно вмобильных установках – на борту наземного и водного транспорта, не говоря уже олетательных аппаратах. Поэтому использование миниатюризации и миниатюризацииэлементов и узлов на СВЧ в современной радиоэлектронике является актуальнойзадачей.
По сравнению с обычнойаппаратурой микрополосковые и полосковые схемы более трудоемки в разработке,поскольку связь между элементами схемы за счет краевых полей и полей излученияболее трудно поддается учету, расчет многих элементов схемы производитсяприближенно, а подстройка готовых схем затруднена. Окончательные размеры схемприходится отрабатывать путем перебора множества вариантов.
Микрополосковые антенны,изготовленные по печатной технологии интегральных схем, обеспечивают высокуюповторяемость размеров, низкую стоимость, малые металлоемкость и массу.
Микрополосковые антенныспособны излучать энергию с линейной, круговой и эллиптической поляризацией,допускают удобные конструктивные решения для обеспечения работы в двух- илимногочастотных режимах, легко позволяют объединить многие элементарныеизлучатели в ФАР и разместить их на поверхностях сложной формы.

Делители мощности
 
Делителямимощности называют многополюсные устройства, предназначенные для распределениямощности, поданной на вход между другими входами в заданное соотношении. Вустройствах без потерь сумма выходных сигналов равна сумме входных.
Такимобразом, справедливо />. Здесь будутрассмотрены взаимные линейные устройства без потерь. Условие взаимностиделителя мощности означает, что он может использоваться в режиме сложениясигналов, если сигналы на его входы подать в том же амплитудном и фазовомсоотношении, что и на входах в режиме делителя. Делитель, работающий в режимесложения сигналов, называют сумматором. В общем случае делителидолжны удовлетворять требованиям:
1)деление сигнала в заданном соотношении;
2)согласование всех плеч;
3)развязка выходных плеч;
4)широкополосность.
Взависимости от схемы делителя и его конструкции эти требования выполняютсяпо-разному.
/>
а                                                     б
Рис.1
Простейшимделителем мощности является разветвление линии передачи. Разветвление можетбыть последовательным и параллельным (рис.1).
Припоследовательном разветвлении (рис.1а) входное сопротивление в точке соединениялиний будет определяться суммой волновых сопротивлений выходных плеч делителя:
/>                                                  (1.1)
Здесь/> — волновое сопротивлениевходного плеча (обозначим его />); />-сопротивления выходныхплеч. На практике удобнее пользоваться нормированными сопротивлениями. Входноенормированное сопротивление делителя:
/>                                                  (1.2)
Условиемсогласования делителя с входной линией передачи будет
/>                                                  (1.3)
Долямощности, отводимая в i-e плечо, пропорциональна />. и, соответственно,коэффициент передачи в i-e плечо будет
/>                                                  (1.4)
Обычновсе выходные плечи делителя приводятся к одному волновому сопротивлению />, для чего в плечи делителявключаются трансформаторы волновых сопротивлений. Для четвертьволновоготрансформатора в i-м плечеможно записать:
/>                                                   (1.5)
где /> - волновое сопротивлениечетвертьволнового трансформатора (рис.2 а). Для согласованного по входуделителя мощности с одинаковым сопротивлением выходных плеч из (1.2) и (1.5)получим:
/>                                                  (1.6)
Припараллельном разветвлении линий передачи (рис. 1 б) справедливы соотношения(1.1)- (1.6), записанные для проводимостей, т.е. входная проводимость делителя:
/>                                               (1.7)
Нормированноевходное сопротивление:
/>                                         (1.8)
Делитель,согласованный по входу и приведенный к одному волновому сопротивлению />, будет:
/>                                        (1.9)

Трансформаторысопротивлений обычно подключаются непосредственно к точке разветвления линии,но возможно подключение трансформатора /> котрезку линии />, произвольнойдлины />.
/>
Расчетсогласованного по входу делителя параллельного и последовательного типов спомощью формул (1.1), (1.6), (1.7) и (1.9) сводится к следующему. По заданномуволновому сопротивлению тракта и требуемому распределению сигнала по выходам /> определяют волновыесопротивления плеч /> , где /> — коэффициенты деления для i-го плеча.
Дляпоследовательного разветвления />, дляпараллельного />, а волновое сопротивлениетрансформатора i-го плечаопределяется из (1.5).
Практическаяреализация разветвления линий в одной точке при n>5 затруднена, так как соединение большого числа линий водной точке образует неоднородность, которая приводит к искажению всехпараметров устройства.

Выборматериала
Учитывая требованияданных в задании выберем материал. Как правило, диэлектрический материал следуетвыбирать с минимальным значением тангенса угла диэлектрических потерь, большойстабильностью относительной диэлектрической проницаемости и линейных размеров,так как реальные параметры устройств без их учета будут значительно отличатсяот расчетных данных.
Выбираем материал листыиз фторопласта – 4 фольгированные с относительной диэлектрическойпроницаемостью />.
Найдем волновоесопротивление МПЛ линии:
/>
/>
Толщина печатнойпроводящей полоски t=0,1мм, толщинадиэлектрика b=1мм, тогда /> и по волновымсопротивлениям фидерных линий СВЧ  находим />, т.е.W=0,68931мм ширина линии.
Далее в зависимости отуровня первого бокового лепестка, выберем закон изменения амплитуды поля ивычислим поправочные коэффициенты.
Поправочныекоэффициенты
Так как уровень боковыхлепестков -17Дб, то закон изменения амплитуды поля запишется так:/>, ∆=0,5.
/>
А(-1)=0,5
А(-0,5)=0,875
А(0)=1
А(0,5)=0,875
А(1)=0,5
А(х)=0,5+0,875+1+0,5+0,875=3,75
Нормируем к единице, получаем:
А’(-1)=0,13(3)
А’(-0,5)=0,23(3)
А’(0)=0,267
А’(0,5)=0,23(3)
А’(1)=0,13(3)
Тип сумматора – гребенка
/>

/>
 
Ширина микрополосков итрансформатор сопротивлений
Для того чтобы было удобнеевыполнить чертеж увеличим ширину микрополоска в 10 раз. Тогда получимсопротивление z1=5Ом.
Соответственно ширинамикрополоска тогда будет:
/>
Вычислим трансформаторсопротивлений:
/>
Вычислим длину волны:
/>
Вычислим ширину остальныхлиний и их сопротивления в соответствии с коэффициентами деления.
/>
/>
На каждом из выходовнеобходимо обеспечить сопротивление такое же как и на входе, т.е. 50 Ом.Поэтому вычислим трансформаторы сопротивлений для выходов.
/>
Для 1-го  и 5-го вывода:
/>
Для 2-го и 4-го:
/>
Для 3-го:
/>
 
Расчет набега фаз
 
Для того чтобы обеспечитьнеобходимую фазу нужно изменить длину пути.
/>
Возьмем d=6см, тогда ψ=0,9693.
/> />  тогда
/>
/>
Таким образом получиличто для обеспечения набега фаз длину линии необходимо увеличивать до 24,692 см.При этом получится следующая схема:
/>

Список литературы
 
1.  Ганстон М.А.Р.Справочник по волновым сопротивлениям фидерных линий СВЧ / Под ред. ФрадинаА.З. – М.: Связь, 1976. – 150с.
2.  Авксентьев А.А.,Воробьев Н.Г., Морозов Г.А., Стахова Н.Е. Устройства СВЧ для радиоэлектронныхсистем. Учебное пособие,2004.
3.  Проектированиеполосковых устройств СВЧ. Учебное пособие. Ульяновск, 2001


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.