Устройства СВЧ антенных решеток

Цель работы:

Изучение некоторых типов устройств СВЧ, используемых в схемах распределительных трактов антенных решеток.

Практическое знакомство с элементами автоматизированного проектирования устройств СВЧ на основе метода декомпозиции.

Приобретение навыков построения машинных моделей устройств СВЧ с использованием библиотеки базовых элементов.

Приобретение навыков работы с программой "Модель-С", обеспечивающей автоматизированный анализ и параметрический синтез многоэлементных устройств СВЧ.

Практическое знакомство с методикой конструктивного синтеза устройств СВЧ.

Задание

Задача 1

Устройство представленное на рис.1 обеспечивает независимую регулировку модуля и фазы коэффициента отражения на входе 1 при изменении параметров l и d. В полосе частот 20% диапазона регулирования фазы коэффициента отражения, при изменении параметра l в пределах , . На центральной частоте построить зависимость модуля и фазы коэффициента отражения от l. f0=3ГГц, Zв0=75Ом, Zв1=53,17Ом, , .

устройство антенная решетка декомпозиция

Рис. 1. Устройство обеспечивающее независимую регулировку модуля и фазы

Задача 2

Рассчитать на центральной частоте длину отрезка линии l2 (рис.2) одноразрядного дискретного фазовращателя на коммутируемых отрезках линии с волной класса Т, обеспечивающую фазовый сдвиг . В полосе частот 18% рассчитать и вносимое затухание (в дБ), обеспеченных неидеальным согласованием линий и неидеальными параметрами коммутируемых элементов (pin-диодов). Построить графики зависимости затухания и фазового сдвига от частоты. f0=4ГГц, Zв0=75Ом, l1=, .

Рис.2. Дискретный фазовращатель на коммутируемых отрезках линии.

Теоретические сведения

Шлейфные ответвители

Рис.3. Шлейфный ответвитель

Такое устройство широко применяется в микрополосковом исполнении, его можно реализовать также на симметричных, полосковых, коаксиальных, волноводных и других одномодовых линиях передачи. Соединительные линии шлейфного ответвителя с волновыми сопротивлениями Z1, Z3 могут быть выполнены, например, в форме кольца. Длины отрезков этих линий, соединяющих входные и выходные плечи ответвителя, как указано на рис.3, выбираются равными четверти длины волны. Устройство обладает двумя плоскостями симметрии, следовательно, волны bъ и b2 сдвинуты по фазе на p/2, т.е. такой ответвите ль относится к классу квадратурных.

Качественно принцип действия шлейфного направленного ответвителя можно объяснить следующим образом. Примем фазу волны, поступающей на вход плеча 1, нулевой. Из плеча 1 часть энергии поступает в плечо 2, причем волна будет иметь сдвиг по фазе на p/2. В плечо 3 поступает две волны равной амплитуды, одна со стороны плеча 2, а вторая со стороны плеча 4. Эти волны имеют одинаковый фазовый сдвиг, равный p. В плечо 4 также приходят две волны, но уже противофазные, т.е. плечо 4 оказывается развязанным.

Шлейфный направленный ответвитель обладает еще одним полезным свойством, он дополнительно может обеспечивать согласование при неравных сопротивлениях нагрузок, подключенных к его входному и выходным плечам, а также неравное деление мощностей.

На Рис.3. приняты следующие обозначения: Zв1 - волновые сопротивления входов 1 и 4, Zв2 - волновое сопротивление входов 2 и 3, Z1 - Z3 - волновые сопротивления отрезков, образующих кольцо шлейфного ответвителя. Если обозначить отношения мощностей на выходе плеч 2 и 3 через К, т.е. К=P2/P3, то, опираясь на схему рис.3, нетрудно показать, что волновые сопротивления элементов кольца могут быть определены по следующим формулам:

, ,

Эти расчетные соотношения позволяют быстро рассчитать шлейфный направленный ответвитель на резонансной частоте.

Дискретные фазовращатели на коммутационных диодах

Многопозиционные отражательные фазовращатели часто выполняют в виде отрезка линии передачи, шунтированного в ряде сечений коммутационными элементами, выполненными на основе pin-диодов (рис.4)

Прочитайте еще и эти статьи:

Конструирование плоской антенны
В настоящее время широко развивается рынок средств спутниковой связи. Ежегодное увеличение их объема производства составляет более 30%. Разработка антенной системы для приема сигналов космического телевещания является важнейшей частью наземной систе ...

Разработка системы управления
Аналитические исследования целого ряда проблем, которые относятся к предмету теории управления, можно обнаружить еще в работах И. Ньютона, Л. Эйлера, Ж. Лагранжа и других известных ученых, а история искусственных регуляторов и авто ...