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

Министерство науки и высшего образования Российской ФедерацииФедеральное государственное бюджетное образовательноеучреждение высшего образованияТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТСИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)Кафедра радиоэлектроники и систем связи (РСС)ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДЕЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ СВЧ Курсовой проект по дисциплине«Антенны и устройства сверхвысокой частоты» (АиУСЧ)Пояснительная запискаСтудент гр. 209________ Бурангулов Р.З.______________Руководитель________ __________ Клоков А.В.оценка__________датаТомск 2023РЕФЕРАТКурсовой проект, 22с., 13 рис., 3 таблицы, 3 источника литературы.ДЕЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ, УСТРОЙСТВО СВЧ, ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ, СТУПЕНЧАТЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ, ДЕЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ТИПА, МИКРОПОЛОСКОВАЯ ЛИНИЯ.Целями курсового проектирования являются:

освоение методов проектирования электрических структурных схем радиоприемных устройств;
расчет основных элементов и узлов радиоприемного устройства.

В результате работы спроектирован делитель мощности СВЧ, имеющий в диапазоне частот 1-12 ГГц следующие расчётные характеристики:коэффициент мощности 0.425-0.48;вносимые ослабления: 61, 62;коэффициенты стоячей волны ;развязка между выходными плечами дБ;

Министерство науки и высшего образования Российской ФедерацииФедеральное государственное бюджетное образовательноеучреждение высшего образования«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМУПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР)Курсовой проектУТВЕРЖДАЮзав. каф. РСС_______________ А.Н. Фатеев

«___» _______________ 2023 г.ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
на выполнение курсового проекта по курсу АиУСЧ

Наименование работы: ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДЕЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ СВЧ

Таблица 1. Исходные данные к проекту (вариант № 1):

Назначение	Деление мощности на два канала
Полоса частот, ГГц	1-12
Коэффициент деления, К	1:1
Развязка между двумя каналами, не менее	20 дБ
, не более
Волновое сопротивление подводящих линий передач, Ом	50
Тип линии	Несимметричная полосковая линия передачи (микрополосковая)
Толщина диэлектрика, мм	1.5
Диэлектрическая проницаемость	4.5

Оформить работу в соответствие с требованиями ОСТ ТУСУР 2013.01.
Отчет должен содержать:
1. Титульный лист.
2. Реферат.
3. Задание на проектирование.
4. Введение, излагающее задачи и особенности проектируемого приемника;
5. Описание делителя мощности;
6. Расчет структурной схемы проектируемого делителя;
7. Определение параметров, характеризующих свойства ДМ:
  1. Расчет коэффициента деления мощности;
  2. Расчет зависимости ;
  3. Расчет вносимых ослаблений в выходные плечи;
  4. Расчет разности фаз выходных сигналов ;
  5. Расчет развязки между выходными плечами
8. Заключение;
9. Список литературы;
10. Приложения.

Руководитель: Задание принял к исполнению:____________ А.В. Клоков ___________ Бурангулов Р.З.«18» февраля2023 г. «18» февраля2023 г.Оглавление

Введение 6

1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 7

2 РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДЕЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ 12

2.1 Расчет параметров ДМ 12

2.2 Проектирование ДМ в COMSOL Multiphysics 13

Заключение 21

Список литературы 22

Введение

Основной задачей курсового проектирования является освоение методов проектирования СВЧ многополюсников, а также расчет основных элементов и узлов СВЧ устройства, в частности, делителя мощности.Основное назначение делителей мощности — разделение энергии из одного канала на несколько. Подобные системы широко используются в микроэлектронных устройствах – усилителях, аттенюаторах, фазовращателях, частотно-разделительных приборах, а также других устройствах СВЧ различного назначения. Широкое использование делителя мощности обусловлено простотой его конструкции и реализации.

1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Делитель мощности – устройство, предназначенное для разделения поступающего ко входу прибора потока мощности сигнала на ряд выходов. Устройства выступают компонентами радиотехнических систем или работают автономно.[1] Двухканальным делителем мощности (ДМ) называют взаимное шестиполюсное устройство, делящее мощность СВЧ, поступающую в плечо 3, между двумя выходными плечами 1, 2 (рис. 1.1). Волновые сопротивления проводящих линий передачи (ЛП) в общем случае разные . Рисунок 1.1 – Нумерация плеч двухканального ДММатрица рассеяния идеального ДМИз матрицы [S] следует, что все плечи идеального ДМ согласованны( ), а плечи 1, 2 развязаны ( ). Мощность, поступающая в плечо 3 идеального ДМ, без потерь делиться между плечами 1,2. Электромагнитные волны на выходах характеризуются разностью фаз . В матрице рассеяния реального ДМ значения всех элементов отличны от нуля. Для характеристики свойств ДМ используются электрические параметры: коэффициент мощности вносимые ослабления (дБ); коэффициенты стоячей волны плеч где

- модуль коэффициента отражения от i-го плеча ДМ; развязка между выходными плечами (дБ);

Среди известных типов ДМ особый интерес, с точки зрения широкополосности и точности деления мощности, представляют синфазные ДМ на основе ступенчатых и плавных неоднородных ЛП с сосредоточенными и распределенными сопротивлениями развязки. Делитель мощности параллельного (рис. 1.2) состоит из одиночных ЛП с волновыми сопротивлениями и длиной , между которыми помещено сопротивление развязки R.
Для проектирования делитель мощности параллельного типа, который представляет собой две линии с волновыми сопротивлениями и длиной , между которыми помещено сопротивление развязки . Данный делитель может обеспечивать изоляцию между выходными портами при сохранении согласованного состояния на всех портах.

Микрополосковый делитель мощности параллельного типа с равным делением представлен на рисунке 1.3.

Рисунок 1.2 – Делитель мощности с равным делением
[1] Оптимальные значения волнового сопротивления и сопротивления развязки, которые были получены из книги. (таблица 2.1).

Таблица 2.1 – Рассчитанные параметры ДМ

	R
85.95	154.55
81	282.55
75.8	371.5
70.7	473.75
65.95	586
61.75	877.5
58.2	364.35

На рисунке 1.4 представлена упрощенная модель микрополосковой лини.Рисунок 1.3 – Упрощенная схема микрополосковой линииМикрополосковые линии активно используются на протяжении около полувека. Интерес к ним объясняется с одной стороны их преимуществами, а с другой – сложностью их анализа и синтеза. Это связано с неоднородностью диэлектрического заполнения линии.

[3] Основным достоинством микрополосковой линии и различных устройств на её основе считается возможность автоматизации производства с применением технологий изготовления печатных плат, гибридных и плёночных интегральных микросхем. Основной недостаток, ограничивающий применение, – возможность применения только при малых и средних уровнях мощности СВЧ колебаний.Ширина линии определяется по формулам 1.6-1.7:при

;

(1.6)

при

(1.7)

где ; ; – высота проводящей поверхности; - диэлектрическая проницаемость.Погрешность расчетов не превышает 1%.Эффективная диэлектрическая проницаемость для каждой ступени микрополосковой линии определяется по формулам 1.8-1.9.При