Курсова робота
Тема:
"Дільники потужності на МПЛ "
1. Коротка теорія
В даний час область застосування радіоелектронних засобів розширюється, комплекси радіосистем стають все більш складними, це повністю відноситься і до радіотехніці НВЧ діапазону. У зв'язку з розширенням фізичних можливостей радіоелектронної апаратури у багатьох випадках необхідно не тільки випромінювати і приймати НВЧ сигнал, але також виробляти його обробку і перетворення, тому ускладнюються НВЧ схеми і в колишньому виконанні стають громіздкими, тому виникає необхідність створення мініатюрних схем працюють у НВЧ діапазоні.
Мініатюризація схемних рішень радіоапаратури в даний час реалізується за допомогою гібридних плівкових і твердотільних мікросхем. Найбільші успіхи в цьому плані були досягнуті в області низьких частот. Однак методи конструювання і технологія виготовлення низькочастотних схем не можуть бути перенесені на схеми НВЧ діапазону, так як між цими пристроями в мікроісполненіі існує велика кількість відмінностей.
До радіотехнічним пристроям НВЧ-діапазону висуваються жорсткі вимоги щодо зниження собівартості, підвищенню надійності, зменшення габаритів і ваги. Сьогодні вага і габарити стали факторами, що обмежують застосування НВЧ апаратури, особливо в мобільних установках - на борту наземного і водного транспорту, не кажучи вже про літальних апаратах. Тому використання мініатюризації і мініатюризації елементів і вузлів на СВЧ в сучасній радіоелектроніці є актуальною завданням.
За порівнянні із звичайною апаратурою мікрополоскових і Полоскова схеми більш трудомісткі у розробці, оскільки зв'язок між елементами схеми за рахунок крайових полів і полів випромінювання більш важко піддається обліку, розрахунок багатьох елементів схеми проводиться наближено, а підстроювання готових схем утруднена. Остаточні розміри схем доводиться відпрацьовувати шляхом перебору безлічі варіантів. Широкий розвиток і поширення полосковой і микрополосковой техніки обумовлено тим, що до її виготовлення можна застосувати технологію друкованих плат, наприклад, травлення друкованих провідників або вакуумне напилення.
Застосування інтегральної технології дозволяє з успіхом вирішувати завдання по створенню АФУ при досить жорстких і суперечливих вимогах до електродинамічних, аеродинамічним, габаритним, ваговим, вартісним, конструктивним і іншим параметрами.
1.1 Мости і дільники потужності
У техніці СВЧ мостові схеми зазвичай використовуються як дільники потужності на два канали (в рівних відносинах при високій розв'язки між ними) і як балансні змішувачі з високою розв'язкою між вхідними каналами. При використанні мостової схеми в як дільник, енергія подається в плече 1, розподіл потужності енергії відбувається у рівному співвідношенні між плечима 2 і 4, а при подачі потужності в плече 2 енергія розподіляється між плечима 1 і 3. У першому випадку в плечі 3, а в другому - в плечі 4 встановлюється крайова навантаження. При використанні мостової схеми в якості змішувача енергія подається в плечі 1 і 3, вихідними плечима будуть 2 і 4.
1.2 Кільцеві і шлейфному мостові схеми
Мостові схеми у вигляді кільця характеризуються наступними основними параметрами:
- розв'язкою між каналами, яка визначається за формулою
де Р2 і Р4 - величини потужностей на вихідних каналах (при подачі потужності в 1 канал);
- діленням потужності по вихідних каналах.
Розрахунок мостової схеми зводиться до визначення середнього діаметру dср і ширини кільця bк при заданих значеннях хвильового опору Z0 живильної лінії і робочій довжині хвилі О»0. Відстань між осями повинно бути, а по довгій стороні. Довжина середньої лінії кільця визначається з формули з цієї формули.
Хвильовий опір кільця Zк визначається зі співвідношення.
Рис. 1. Конструкція кільцевого моста
Ширина смужки кільця Wк визначається аналогічно ширині основної смужки. Для більшої компактності бруківку схему можна виконати у вигляді прямокутника.
Рис. 2. Конструкція шлейфному мосту
Така схема називається шлейфному. Розміри прямокутника визначаються за формулою
Хвильовий опір смужок прямокутної мостової схеми визначається з виразу
Ширина смужки шлейфу визначається аналогічно ширині основної смужки за формулою.
1.3 Бінарні дільники потужності
бінарних дільником потужності (БДМ) називають 2 | 1 + N |-полюснік, що містить N-1 дільників, кожен з яких ділить потужність навпіл. Одиночні дільники в загальному випадку з'єднані між собою однаковими відрізками ліній довжиною l c . В окремих випадках l c = 0 і дільники з'єднуються між собою безпосередньо. Структура БДМ визначається числом N = 2 n (n = 1, 2, 3, ...) каналів розподілу. При цьому: n = 1; N = 2 - одиночний дільник; (2 Г— 3) - Полюснік; n = 2; N = 4 - чотириканальний БДМ; (2 Г— 5) - полюснік; n = 3; N = 8 - восьмиканальний БДМ; (2 Г— 9) - полюснік і т.д.
Ми будемо розглядати БДМ, що складається з однакових ланок; БДМ з неоднакових ланок розраховуються іншими методами. Широко поширений варіант реалізації БДМ містить однакові кільцеві дільники потужності (КДМ).
де функція внесеного загасання при цьому
l - довжина відрізків лінії передачі, коефіцієнт n визначається обраним числом каналів N = 2 n .
Звідси випливає, що з збільшенням N розширюється смуга пропускання і збільшується величина пульсацій; наявність з'єднувальних ліній призводить до розширення смуги пропускання за погодженням. Найбільший ефект досягається при,
Властивості БДМ, побудованого на однакових КМД, можна розглянути на прикладі чотирьохканального (N = 4) дільника. Порівняльна оцінка БДМ та КДМ показує, що перехідне затухання БДМ дорівнює подвоєному перехідному загасанню одиночної КДМ; розв'язка між вихідними плечима різних КДМ, що входять в БДМ, більше розв'язки між вихідними плечима КДМ на величину перехідного загасання; розв'язка між вихідними плечима, приналежними одним і тим же КДМ (у складі БДМ), більше, ніж між тими ж плечима у разі одиночних КДМ.
На центральній частоті потужність, що надходить в БДМ, ділиться порівну між каналами. У смузі частот спостерігається нерівномірність розподілу між каналами, яка визначається коефіцієнтом
де Р 1 і Р N - потужності в першому і N-му каналах, визначені на кордонах смуги пропускання.
Нерівномірність розподілу знаходитися за графіками видно, що оптимізація дільника за критерієм нерівномірності поділу вимагає коректування перехідного загасання АЛЕ.
Дисипативні втрати в БДМ оцінюються з розрахунку 0,3 дБ на один щабель поділу.
1.4 Плівкові резистори
У Полоскова схемах резистори використовуються в якості НВЧ елементів, кінцевих навантажень і входять в склад низькочастотних ланцюгів керування та живлення. Застосовуються резистори двох типів: із зосередженими параметрами (багато менше довжини хвилі в лінії) і з розподіленими параметрами. Краща форма резистора з зосередженими параметрами - прямокутна. Резистор, включений у Полоскова лінію, являє собою відрізок лінії передачі, виконаний з матеріалу з високим поверхневим опором. Вхідний опір резистора
,
де - номінальне опір резистора (R S - поверхневий опір резистивного ділянки); С - ємність резистора. При виведенні передбачалося, що; L - індуктивність. Ємність С можна оцінити за формулою для плоского конденсатора. В СВЧ резисторах існує розподілена шунтує ємність С Р , на високих частотах виникає послідовна індуктивність. У загальному випадку наявність паразитної ємності призводить ...
