При разработке устройств СВЧ различного назначения широкое применение находят делители и сумматоры мощности. Делители мощности распределяют мощность, поступающую на вход, между несколькими выходными каналами. Сумматоры обеспечивают сложение мощностей, поступающих на несколько входных каналов, в общей нагрузке. Делители и сумматоры мощности являются, как правило, взаимными устройствами, т. е. могут выполнять и деление, и суммирование мощности. В зависимости от назначения делители мощности осуществляют равное или неравное деление на два или большее число каналов. К делителям и сумматорам мощности могут предъявляться самые разнообразные требования, которые определяются их применением. Делители мощности фазированных антенных решеток должны обеспечивать в выходных плечах заданное амплитудно-фазовое распределение, которое формирует требуемую диаграмму направленности решетки. Делители могут быть выполнены на основе последовательных или параллельных схем. Выбор того или иного схемного решения производится исходя из технических требований к устройству, с учетом технологических возможностей их реализации.
Рисунок 4.1 - Топология делителя мощности на основе гладких переходов
Делитель мощности последовательного типа является одним из наиболее простых делителей на гладких переходах (рис. 4.1). Условие согласования такого делителя
= Yi+1 + Yi+2,
где Y - волновые проводимости соответствующих линий. Распределение мощности зависит от соотношения волновых проводимостей выходных линий передачи. В частности, равномерному распределению мощности соответствует
= Y4 = Y6 (Y5 = Y6).
Для согласования на входе и выходах этого делителя могут быть включены трансформирующие четвертьволновые секции. Недостатком делителя на основе гладких переходов является низкое переходное затухание между каналами.
Простейшей схемой параллельного типа является делитель мощности, выполненный в виде многолучевой звезды. На рисунке 4.2 показана схема делителя, входные и выходные плечи которого имеют равные волновые сопротивления Z0. Согласование осуществляется с помощью четвертьволнового отрезка линии передачи, волновое сопротивление которой
,
где N - число входных плеч.
Рисунок 4.2 - Электрическая схема делителя мощности в виде многолучевой звезды
Делитель мощности, используемый в данной работе, включает в себя оба вида, представленных на рисунках 4.1 и 4.2.
Все соединения делителя на основе гладких переходов мощности были рассчитаны так, чтобы удовлетворять основному уравнению параллельной цепи:
Линия на входе этой системы имеет характеристическое сопротивление 22,5 Ом и питает, с делением мощности 3:1, две линии, с характеристическим сопротивлением 30 и 90 Ом. Линия с сопротивлением 30 Ом делится в свою очередь на линию 45 Ом и вторую линию 90 Ом, создавая в этом случае деление мощности 2:1. Наконец, мощность в линии 45 Ом снова делится на две равные части в двух линиях по 90 Ом.
Для согласования и распределения мощности между стандартным портом на 50 Ом и четырьмя линиями по 22,5 Ом необходимо рассчитать сопротивления всех участков и четвертьволновых отрезков согласующих линий.
При расчете согласующих линий воспользуемся формулой:
,
где Z01 - сопротивление согласующего отрезка; Z1, Z2 - сопротивления согласуемых отрезков.
На рисунке 4.3 показаны значения характеристических сопротивлений всех отрезков делителя мощности.
Рисунок 4.4 - Значения характеристических сопротивлений всех отрезков делителя мощности
Для согласования участков в 90 Ом и 22,5 Ом хорошо подходит трех конечный делитель с сопротивлением участков по 45 Ом. Входной порт имеет расчетное сопротивление 45 Ом. При моделировании рассмотрим вариант с использованием порта в 50 Ом и при необходимости добавим согласующий отрезок.
По имеющимся данным можно рассчитать геометрические размеры делителя, с помощью приложения TxLine.
Для того, чтобы открыть это приложение нужно открыть Tools=>TxLine, после чего откроется окно, приведенное на рисунке 4.4.
Рисунок 4.4 - Окно TxLine
Перемещаясь по вкладкам данного приложения можно выбрать нужную структуру линии.
Для проведения расчета необходимо задать параметры диэлектрика и проводника: в графе Material Parameters выбираем диэлектрик и проводник. Если в предложенных вариантах нет выбранных материалов, то их параметры можно задать самому: у диэлектрика задаем диэлектрическую проницаемость и тангенс потерь, а у проводника - только проводимость.
В графе Electrical Characteristics задаем: нормированное волновое сопротивление, частоту и длину волны. Перейти на страницу: 1 2
Другие статьи по теме:
Графен в электронике сегодня и завтра Графен был экспериментально обнаружен в 2004 г. двумя английскими учеными российского происхождения - Андреем Геймом и Константином Новосёловым, за что они вскоре получили Нобелевскую п ...
Исследование рабочих характеристик гидроакустической станции В настоящее время активно развивается использование подводных лодок для проведения туристических круизов. За 10 лет построено несколько сотен туристических подводных лодок (ТПЛ). Водоизм ...
Задачи и полномочия ФССП России Федеральная служба судебных приставов (ФССП России) - федеральный орган исполнительной власти, осуществляющий функции по обеспечению установленного порядка деятельности судов, исполнени ...