Разработка делителя мощности на микрополосковой линии

Делители мощности - многополюсные устройства, предназначенные для распределения мощности, поданной на вход между другими входами в заданном соотношении. Требования, предъявляемые к делителям. Ширина микрополосков, трансформатор сопротивлений, набег фаз.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 26.12.2010
Размер файла 1,1 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

-15-

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ А.Н. ТУПОЛЕВА

Кафедра РТС

Тремаскин Е.В.

Гр.5408

Разработка делителя мощности на микрополосковой линии.

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине

Сверхвысокие частоты

Специальность 210300

Казань 2010

Задание

Разработать сумматор на симметричной МПЛ линии:

Содержание

Введение

Делители мощности

Выбор материала

Поправочные коэффициенты

Ширина микрополосков и трансформатор сопротивлений

Набег фаз

Заключение

Список литературы

Введение

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.

Микрополосковые антенны, изготовленные по печатной технологии интегральных схем, обеспечивают высокую повторяемость размеров, низкую стоимость, малые металлоемкость и массу.

Микрополосковые антенны способны излучать энергию с линейной, круговой и эллиптической поляризацией, допускают удобные конструктивные решения для обеспечения работы в двух- или многочастотных режимах, легко позволяют объединить многие элементарные излучатели в ФАР и разместить их на поверхностях сложной формы.

Делители мощности

Делителями мощности называют многополюсные устройства, предназначенные для распределения мощности, поданной на вход между другими входами в заданное соотношении. В устройствах без потерь сумма выходных сигналов равна сумме входных.

Таким образом, справедливо . Здесь будут рассмотрены взаимные линейные устройства без потерь. Условие взаимности делителя мощности означает, что он может использоваться в режиме сложения сигналов, если сигналы на его входы подать в том же амплитудном и фазовом соотношении, что и на входах в режиме делителя. Делитель, работающий в режиме сложения сигналов, называют сумматором. В общем случае делители должны удовлетворять требованиям:

1) деление сигнала в заданном соотношении;

2) согласование всех плеч;

3) развязка выходных плеч;

4) широкополосность.

В зависимости от схемы делителя и его конструкции эти требования выполняются по-разному.

а б

Рис. 1

Простейшим делителем мощности является разветвление линии передачи. Разветвление может быть последовательным и параллельным (рис.1).

При последовательном разветвлении (рис.1а) входное сопротивление в точке соединения линий будет определяться суммой волновых сопротивлений выходных плеч делителя:

(1.1)

Здесь -- волновое сопротивление входного плеча (обозначим его ); -сопротивления выходных плеч. На практике удобнее пользоваться нормированными сопротивлениями. Входное нормированное сопротивление делителя:

(1.2)

Условием согласования делителя с входной линией передачи будет

(1.3)

Доля мощности, отводимая в i-e плечо, пропорциональна . и, соответственно, коэффициент передачи в i-e плечо будет

(1.4)

Обычно все выходные плечи делителя приводятся к одному волновому сопротивлению , для чего в плечи делителя включаются трансформаторы волновых сопротивлений. Для четвертьволнового трансформатора в i-м плече можно записать:

(1.5)

где - волновое сопротивление четвертьволнового трансформатора (рис.2 а). Для согласованного по входу делителя мощности с одинаковым сопротивлением выходных плеч из (1.2) и (1.5) получим:

(1.6)

При параллельном разветвлении линий передачи (рис. 1 б) справедливы соотношения (1.1)- (1.6), записанные для проводимостей, т.е. входная проводимость делителя:

(1.7)

Нормированное входное сопротивление:

(1.8)

Делитель, согласованный по входу и приведенный к одному волновому сопротивлению , будет:

(1.9)

Трансформаторы сопротивлений обычно подключаются непосредственно к точке разветвления линии, но возможно подключение трансформатора к отрезку линии , произвольной длины .

Расчет согласованного по входу делителя параллельного и последовательного типов с помощью формул (1.1), (1.6), (1.7) и (1.9) сводится к следующему. По заданному волновому сопротивлению тракта и требуемому распределению сигнала по выходам определяют волновые сопротивления плеч , где - коэффициенты деления для i-го плеча.

Для последовательного разветвления , для параллельного , а волновое сопротивление трансформатора i-го плеча определяется из (1.5).

Практическая реализация разветвления линий в одной точке при n>5 затруднена, так как соединение большого числа линий в одной точке образует неоднородность, которая приводит к искажению всех параметров устройства.

Выбор материала

Учитывая требования данных в задании выберем материал. Как правило, диэлектрический материал следует выбирать с минимальным значением тангенса угла диэлектрических потерь, большой стабильностью относительной диэлектрической проницаемости и линейных размеров, так как реальные параметры устройств без их учета будут значительно отличатся от расчетных данных.

Выбираем материал листы из фторопласта - 4 фольгированные с относительной диэлектрической проницаемостью .

Найдем волновое сопротивление МПЛ линии:

Толщина печатной проводящей полоски t=0,1мм, толщина диэлектрика b=1мм, тогда и по волновым сопротивлениям фидерных линий СВЧ находим ,т.е. W=0,68931мм ширина линии.

Далее в зависимости от уровня первого бокового лепестка, выберем закон изменения амплитуды поля и вычислим поправочные коэффициенты.

Поправочные коэффициенты

Так как уровень боковых лепестков -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 и трансформатор сопротивлений

Для того чтобы было удобнее выполнить чертеж увеличим ширину микрополоска в 10 раз. Тогда получим сопротивление z1=5Ом.

Соответственно ширина микрополоска тогда будет:

Вычислим трансформатор сопротивлений:

Вычислим длину волны:

Вычислим ширину остальных линий и их сопротивления в соответствии с коэффициентами деления.

На каждом из выходов необходимо 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 обеспечить необходимую фазу нужно изменить длину пути.

Возьмем d=6см, тогда ш=0,9693.

тогда

Таким образом получили что 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. Фрадина А.З. - М.: Связь, 1976. - 150с.

2. Авксентьев А.А., Воробьев Н.Г., Морозов Г.А., Стахова Н.Е. Устройства СВЧ для радиоэлектронных систем. Учебное пособие,2004.

3. Проектирование полосковых устройств СВЧ. Учебное пособие. Ульяновск, 2001


Подобные документы

  • Общая характеристика и разновидности радиотехнических устройств СВЧ-диапазона, сферы и особенности их применения. Электрический и конструктивный расчет: кольцевого и шлейфного моста, бинарного делителя мощности. Технология изготовления устройства.

    курсовая работа [364,7 K], добавлен 08.05.2011

  • Методика и показатели сравнения основных параметров рассчитываемых гибридных соединений. Расчет и конструирование бинарного делителя мощности на четыре канала, кольцевого и шлейфного моста МПЛ на заданной рабочей частоте. Изображение топологических схем.

    курсовая работа [703,7 K], добавлен 31.12.2011

  • Типы разветвления линии передачи. Факторы, приводящие к отказам микрополоскового узла. Описание работы диаграммообразующей схемы. Определение коэффициентов деления мощности между излучателями в антенной решётке. Разработка платы и корпуса делителя.

    курсовая работа [751,7 K], добавлен 05.02.2015

  • Требования технического задания на проектирование трансформатора питания малой мощности. Разработка конструкции трансформатора, обеспечивающей автоматизированное производство и сборку. Электрический расчет трансформатора. Варианты компоновки изделия.

    курсовая работа [100,7 K], добавлен 11.01.2015

  • Расчет напряжений питания, потребляемой мощности, КПД, мощности на коллекторах оконечных транзисторов. Выбор оконечных транзисторов, определение площади теплоотводов, элементов усилителя мощности. Выбор и расчет выпрямителя, схемы фильтра, трансформатора.

    курсовая работа [474,7 K], добавлен 22.09.2012

  • Разработка и расчет схемы двухтактного усилителя мощности с заданными параметрами. Расчет оконечного, промежуточного и входного каскада. Выбор цепи стабилизации тока покоя. Результирующие характеристики усилителя. Требования к мощности источника питания.

    курсовая работа [617,9 K], добавлен 16.10.2011

  • Разнообразные усилительные устройства. Усилители тока, напряжения и мощности. Каскад предварительного усиления. Простой стереофонической усилитель мощности. Транзисторный радиовещательный или связной приемник. Номинальное сопротивление нагрузки.

    курсовая работа [941,1 K], добавлен 04.05.2011

  • Усилители мощности, предназначенные для качественного воспроизведения звука, и их параметры. Выбор и обоснование технологического процесса изготовления изделия. Определение типа производства. Обоснование конструкции изделия. Разработка маршрутной карты.

    курсовая работа [543,8 K], добавлен 20.01.2013

  • Разработка усилителя мощности, с использованием операционных усилителей, класс работ АБ (вид и спад амплитудно-частотных характеристик не имеет значения) с заданными параметрами выходной мощности, тока нагрузки, входного напряжения, диапазона частот.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 16.07.2009

  • Устройство и принцип действия пролетного усилительного клистрона. Зависимость выходной мощности от мощности, поступающей на вход усилителя. Амплитудно-частотная характеристика двухрезонаторного клистрона. Особенности конструкций пролетных клистронов.

    курсовая работа [522,5 K], добавлен 20.08.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.