Файл: Курсовой проект по дисциплине Антенны и устройства сверхвысокой частоты (Аиусч) Пояснительная записка.docx

2.1 Расчет параметров ДМ

При отношении выходных мощностей применяется направленный делитель мощности с равным делением, представленный на рисунке 2.1.


Рисунок 2.1 – Делитель мощности направленный с равным делением
Воспользовавшись формулами 1.1-1.4, 1.6-1.10 определим параметры ДМ (таблица 2.1).

Таблица 2.1 – Рассчитанные параметры ДМ

Наименование параметра	Волновое сопротивление Z, Ом	Ширина полоска w, мм	Эффективная диэлектрическая проницаемость	Длина полоска , мм
Параметры	50	2.818	0.056	49
Параметры	85.95	0.913	0.06	47
Параметры	81	1.067	0.05	52
Параметры	75.8	1.253	0.043	56
Параметры	70.7	1.465	0.041	57
Параметры	65.95	1.695	0.044	55
Параметры	61.75	1.93	0.047	53
Параметры	58.2	2.158	0.049		52

---

2.2 Проектирование ДМ в COMSOL Multiphysics

[4] COMSOL Multiphysics (рис. 2.2) – это интегрированная среда численного моделирования, в которой можно выполнить все этапы построения расчетных моделей от создания геометрии, определения свойств материалов и описания физических явлений, до настройки решения и визуализации результатов, что позволяет получать точные и надежные результаты.


Рисунок 2.2 – Интерфейс COMSOL Multiphysics
Используя полученные параметры, рассчитанные в п. 2.1, смоделируем ДМ в COMSOL Multiphysics (рис. 2.3). Так как высота проводящей поверхности не была задана в ТЗ, было решено использовать плоскость (t=0).

Задаем материал полосков – медь. Диэлектрик был задан согласно ТЗ. Резистор из графита проектируется размером равным меньшей ширины полоска и соединяет между собой дорожки ступени. Схема для проектирования ДМ основана на рисунке 1.3.


Рисунок 2.3 – Спроектированный ДМ в COMSOL Multiphysics
Для анализа спроектированного ДМ необходимо провести внутренние вычисления в COMSOL. Сетка анализируемого ДМ показана на рисунке 2.4. Чем плотнее мы видим сетку, тем более точные будут результаты анализа структуры. Для их получения необходимо запустить процесс кнопкой «вычислить» («Compute»).

Меняя местами выходные и выходные порты, можно определить коэффициент деления между выходными плечами, а так же развязку между ними. Сначала посмотрим на первую ситуацию (рис. 2.5).


Рисунок 2.4 – Сетка анализируемого ДМ

Рисунок 2.5 – Коэффициент деления мощности между выходными плечами
Как видно из рисунка 2.5, деление мощности в частотном диапазоне
1-12 ГГц варьируется в пределах 0.91-1.095, что с учетом погрешности в проектировании примерно равно значению по ТЗ (К = 1).

На рисунке 2.6 представлен график зависимости S-параметров ДМ от частоты. Отрицательный коэффициент

---

означает, что отраженная волна сдвигается по фазе на 180 градусов.


Рисунок 2.6 – График зависимости S-параметров от частоты
На рисунке 2.7 представлен график зависимости от частоты.


Рисунок 2.7 – График зависимости
Из рисунка 2.7 видно, что коэффициент стоячей волны в диапазоне частот 1-12 ГГц на частоте 1.5 ГГц претерпевает скачок и доходит до значения 5.5 после чего варьируется в пределе 1.06-2.6, что не соответствует условию ТЗ ( ).

Также можно посмотреть на ещё одну характеристику ДМ – вносимые ослабления. График зависимости вносимых ослаблений в плечи 2 и 3 представлен на рисунке 2.8.


Рисунок 2.8 – Вносимые ослабления в выходные плечи ДМ
На рисунке 2.9 представлен график зависимости разницы фаз выходных сигналов .


Рисунок 2.9 – Зависимость разницы фаз выходных сигналов
Для того, чтобы посмотреть развязку между выходными плечами, нам необходимо изучить параметр матрицы рассеивания – развязку между плечами. Сменим входной и один из выходных порты местами: входной делаем выходным, а верхний

Затем нам нужно аналогично предыдущему разу провести вычисления. На рисунке 2.10 показана развязка между плечами 2 и 3 в зависимости от частоты.


Рисунок 2.10 – Развязка между выходными плечами
Из рисунка 2.10 видно, что полученная развязка между выходными плечами варьируется в диапазоне 47-137 что соответствует заданному в ТЗ ( дБ).

Таким образом, мы рассмотрели все параметры, характеризующие свойства ДМ и можем сделать следующий вывод: полученные путем расчета и проектирования ДМ данные частично соответствуют требованиям ТЗ (табл. 2.2).

---

Таблица 2.2 – Результаты расчета и проектирования ДМ

Параметр	Значение из ТЗ	Полученное значение
Коэффициент деления, К	1:1	0.425-0.48
Развязка между двумя каналами
		1.06-2.6

Заключение

В процессе проектирования ДМ СВЧ были получены практические навыки владения средой численного моделирования COMSOL Multiphysics.

Также были освоены методы проектирования ДМ разных типов, в частности, ДМ параллельного типа.

При расчете устройства СВЧ были получены удовлетворяющие ТЗ значения (табл. 2.2).

Список литературы

1. 
   Креницкий А.П., Мещанов В.П. – Сверхширокополосные микроволновые устройства: Учебное пособие. – Москва: Радио и связь, 2001. – 560 с.
   
2. 
   Микрополосковая линия. [Электронный ресурс]. – Режим доступа https://ru.wikipedia.org/wiki/Микрополосковая_линия (дата обращения 12.05.2023).
   
3. 
   COMSOL Multiphysics. [Электронный ресурс]. – Режим доступа https://www.comsol.ru/comsol-multiphysics (дата обращения 15.05.2023).
   

---