Курсовая работа: Делители мощности на микрополосковой линии

1. Краткая теория

В настоящее время область применения радиоэлектронных средств расширяется, комплексы радиосистем становятся все более сложными, это полностью относится и к радиотехнике СВЧ диапазона. В связи с расширением физических возможностей радиоэлектронной аппаратуры во многих случаях необходимо не только излучать и принимать СВЧ сигнал, но также производить его обработку и преобразование, поэтому усложняются СВЧ схемы и в прежнем исполнении становятся громоздкими, поэтому возникает необходимость создания миниатюрных схем работающих в СВЧ диапазоне.

Миниатюризация схемных решений радиоаппаратуры в настоящее время реализуется с помощью гибридных пленочных и твердотельных микросхем. Наибольшие успехи в этом плане были достигнуты в области низких частот. Однако методы конструирования и технология изготовления низкочастотных схем не могут быть перенесены на схемы СВЧ диапазона, так как между этими устройствами в микроисполнении существует большое количество различий.

К радиотехническим устройствам СВЧ-диапазона предъявляются жесткие требования по снижению себестоимости, повышению надежности, уменьшению габаритов и веса. Сегодня вес и габариты стали факторами, ограничивающими применение СВЧ аппаратуры, особенно в мобильных установках – на борту наземного и водного транспорта, не говоря уже о летательных аппаратах. Поэтому использование миниатюризации и миниатюризации элементов и узлов на СВЧ в современной радиоэлектронике является актуальной задачей.

По сравнению с обычной аппаратурой микрополосковые и полосковые схемы более трудоемки в разработке, поскольку связь между элементами схемы за счет краевых полей и полей излучения более трудно поддается учету, расчет многих элементов схемы производится приближенно, а подстройка готовых схем затруднена. Окончательные размеры схем приходится отрабатывать путем перебора множества вариантов. Широкое развитие и распространение полосковой и микрополосковой техники обусловлено тем, что к ее изготовлению можно применить технологию печатных плат, например, травление печатных проводников или вакуумное напыление.

Применение интегральной технологии позволяет с успехом решать задачи по созданию АФУ при весьма жестких и противоречивых требованиях к электродинамическим, аэродинамическим, габаритным, весовым, стоимостным, конструктивным и другим параметрам.

1.1 Мосты и делители мощности

В технике СВЧ мостовые схемы обычно используются как делители мощности на два канала (в равных отношениях при высокой развязке между ними) и как балансные смесители с высокой развязкой между входными каналами. При использовании мостовой схемы в качестве делителя, энергия подается в плечо 1, распределение мощности энергии происходит в равном соотношении между плечами 2 и 4, а при подаче мощности в плечо 2 энергия распределяется между плечами 1 и 3. В первом случае в плече 3, а во втором – в плече 4 устанавливается оконечная нагрузка. При использовании мостовой схемы в качестве смесителя энергия подается в плечи 1 и 3, выходными плечами будут 2 и 4.

1.2 Кольцевые и шлейфные мостовые схемы

Мостовые схемы в виде кольца характеризуются следующими основными параметрами:

– развязкой между каналами, которая определяется по формуле

где Р2 и Р4 – величины мощностей на выходных каналах (при подаче мощности в 1 канал);

– делением мощности по выходным каналам.

Расчет мостовой схемы сводится к определению среднего диаметра dср и ширины кольца bк при заданных значениях волнового сопротивления Z0 питающей линии и рабочей длине волны λ0. Расстояние между осями должно быть , а по длинной стороне . Длина средней линии кольца определяется из формулы из этой формулы .

Волновое сопротивление кольца Zк определяется из соотношения .

Рис. 1. Конструкция кольцевого моста

Ширина полоски кольца Wк определяется аналогично ширине основной полоски. Для большей компактности мостовую схему можно выполнить в виде прямоугольника.

Рис. 2. Конструкция шлейфного моста

Такая схема называется шлейфной. Размеры прямоугольника определяются по формуле

Волновое сопротивление полосок прямоугольной мостовой схемы определяется из выражения

Ширина полоски шлейфа определяется аналогично ширине основной полоски по формуле.

1.3 Бинарные делители мощности

Бинарным делителем мощности (БДМ) называют 2|1+N|-полюсник, содержащий N-1 делителей, каждый из которых делит мощность пополам. Одиночные делители в общем случае соединены между собой одинаковыми отрезками линий длиной l_c . В частных случаях l_c = 0 и делители соединяются между собой непосредственно. Структура БДМ определяется числом N = 2ⁿ (n = 1, 2, 3, …) каналов деления. При этом: n = 1; N = 2 – одиночный делитель; (2 × 3) – полюсник; n = 2; N = 4 – четырехканальный БДМ; (2 × 5) – полюсник; n = 3; N = 8 – восьмиканальный БДМ; (2 × 9) – полюсник и т.д.

Мы будем рассматривать БДМ, состоящий из одинаковых звеньев; БДМ из неодинаковых звеньев рассчитываются иными методами. Широко распространенный вариант реализации БДМ содержит одинаковые кольцевые делители мощности (КДМ).

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--