Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
|
выполнениую контрольной работы. ЗАДАНИЕ 1. |
Прямоугольный волновод
Рекомендуемая литература для расчетов:
- А.П. Фельдштейн, Л.Р. Явич, В.П. Смирнов. Справочник по элементам волноводной техники. – М.: Советское радио, 1967;
Волновод представляет собой полую металлическую трубу прямоугольного сечения, рис.1.
Рис.1 Прямоугольный волновод
Основная волна в прямоугольном волноводе - Н10.
Условие распространения волн в волноводе:
0 < кр, где
0 - длина волны в свободном пространстве,
кр - критическая длина волны.
Формулы для расчета основных характеристик волновода при распространении в нем основного типа волны:
волной Н10 (а>b):
В инженерной практике рекомендуется использовать стандартные волноводы, см. Таблицу П 4.
min ... max = 1,1а ... 1,6а ,
где min, max - минимальная и максимальная длины волн рабочего диапазона.
Минимальная и максимальная длины волн рабочего диапазона рассчитываются по формулам:
и
, Ом
, кВт
В эту формулу размеры поперечного сечения необходимо подставлять в сантиметрах, а разрядный градиент воздуха Епр в кВ/см, .
7. Коэффициент затухания:
, [дБ],
где: g – коэффициент затухания в диэлектрике (для воздуха g 0)
м – коэффициент затухания в стенках волновода, дБ/м.
где: - удельная проводимость материала стенок волновода, См/м ( см. таблицу П 1)
Коаксиальная линия представляет собой два соосных круглых цилиндрических проводника, рис.2.
Рекомендуемая литература
Основная волна в коаксиальной линии – волна Т.
Рис.2. Коаксиальная линия
Формулы для расчета основных характеристик коаксиальной линии
где 0 – рабочая длина волны, м;
- относительная диэлектрическая проницаемость заполнения коаксиальной линии.
и
где: min – минимальная длина волны рабочего диапазона, м,
R, r – радиусы внешнего и внутреннего проводников, соответственно, м.
, Ом
,
где: Рпр – Вт; r – см; Епр = 30 кВ/см.
где: - суммарное затухание; g – затухание в диэлектрике, дБ/м;
м – затухание в проводнике, дБ/м.
[дБ/м],
где: tg - тангенс угла потерь диэлектрика (для воздуха tg 0)
[дБ/м],
где: RS1, RS2 – активные составляющие поверхностных сопротивлений внутреннего и внешнего проводников, соответственно:
[Ом],
где: ; , Гн/м; . - удельная проводимость проводника, См/м.
Симметричная полосковая линия
Рекомендуемая литература:
Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств
/ Под.ред. В.И.Вольмана.-М.:Радио и связь, 1982. ( стр.39-57)
Формулы для расчёта:
На рис. 3. Приведен эскиз поперечного сечения симметричной полосково линии.
Пояснения к обозначениям на рисунке: W- ширина токонесущей полоски (центральный проводник), B – толщина линии, t- толщина металлизации, а – ширина основания, ε-относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика заполняющего симметричную полосковую линию.
1. Длина волны в симметричной полосковой линии
Где 0 – рабочая длина волны.
2. Волновое сопротивление Zв спл рассчитывается по методике, изложенной
Рис.4
в рекомендуемой литературе. Можно воспользоваться графиком, изображенном на рис.4 (зависимость Zв спл от W/В).
5. Ширина основания :
a W+2*В
6. Максимально допустимая мощность, передаваемая по симметричной полосковой линии, заполненной диэлектриком:
где t - толщина центрального проводника, м;
В/2 – толщина платы, м;
W - ширина центрального проводника, м;
- относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика, заполняющего линию.
7. Затухание в симметричной полосковой линии:
= д + м, где
- полный коэффициент затухания, дБ/м,
м - коэффициент затухания в проводниках, дБ/м,
д - коэффициент затухания в диэлектрике, дБ/м,
ГДЕ
0 – рабочая длина волны в М;
tg Δ - тангенс угла потерь в диэлектрике.
Zв спл - волновое сопротивление симметричной полосковой линии, Ом;
σпм - удельная проводимость меди, См/м;
σп - удельная проводимость металла центрального проводника и экранов, См/м;
f - рабочая частота, ГГц;
W, В, t - размеры симметричной полосковой линии, м.
Микрополосковая линия
Рекомендуемая литература:
- Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств
/ Под.ред. В.И.Вольмана.-М.:Радио и связь, 1982. ( стр.59-76)
На рис.5 приведено поперечное сечение несимметричной полосковой линии.
Формулы для расчёта
1.Верхний частотный предел, ограничивающий применение микрополосковой линии, определяется возбуждением поверхностной волны fпр (ГГц):
где h – толщина подложки, мм,
- диэлектрическая проницаемость подложки.
2. Длина волны в микрополосковой линии мпл:
где 0 – рабочая длина волны;
эфф - эффективная диэлектрическая проницаемость:
3. Волновое сопротивление микрополосковой линии Zвмпл определяется размерами поперечного сечения и параметрами подложки (см. рекомендуемую литературу).
При W\h >1 можно определить соотношение размеров микрополосковой линии:
При W\h<1
, где
h, W – размеры микрополосковой линии,
Zвмпл - волновое сопротивление микрополосковой линии.
4. Толщина подложки h выбрается из условия:
, где
- самая короткая длина волны рабочего диапазона. Вычислив h, из таблицы П 2 выбрают ближайшее значение стандартной толщины.
5. Ширина основания а выбирается из соотношения:
a 3 W
6. Максимально допустимая мощность в микрополосковой линии определяется из рекомендованной литературы.
7. Затухание в микрополосковой линии:
= м + д + и
м – коэффициент затухания в металле, дБ/м,
д – коэффициент затухания в диэлектрике, дБ/м,
и – коэффициент затухания, обусловленный потерями
на излучение, дБ/м
Потери в микрополосковой линии можно вычислять без учёта и, (т.к. в микрополосковых линиях потери на излучение незначительны по сравнению с потерями в подложке и проводнике) .
Коэффициент затухания в проводниках αм при
где h, W – размеры микрополосковой линии,
Wэфф – эффективная ширина центрального проводника:
Коэффициент затухания в диэлектрике:
При необходимости можно рассчитать потери на излучение:
, где
H – толщина подложки, м;
0 - рабочая длина волны, м;
Zвмпл - волновое сопротивление микрополосковой линии, Ом;