По измеренному КСВ легко найти соответствующий ему модуль коэффициента отражения :



Если с помощью ЧХ КСВ резонатора (рис.5.1) на резонансной частоте найти и рассчитать согласно (5.4) величину , а на частотах и рассчитать величину , соответствующую произвольно выбранному значению , то легко определить нагруженную добротность ОР для исследуемого типа колебаний:



где

Метод двухполюсника позволяет также определить собственную и внешнюю добротности. Собственная добротность ОР определяется одной из двух формул:



либо



Какой из этих формул пользоваться, можно выяснить по поведению электрического поля в волноводе при расстройке резонатора относительно частоты резонанса (в пределах резонансной кривой исследуемого типа колебаний). Если при расстройке ОР происходит сдвиг минимумов (и максимумов) поля почти на четверть длины волны в волноводе , то справедлива формула (5.6). Если же сдвига почти не происходит, то справедлива формула (5.7).

3. В работе исследуется непроходной прямоугольный Ор трехсантиметрового диапазона. Он образован короткозамкнутым на одном конце отрезком прямоугольного волновода, к которому через элемент связи на другом конце (индуктивная диафрагма) присоединен торец питающего прямоугольного волновода. Питающий волновод и волновод, образующий ОР, имеют одинаковые поперечные сечения.

В волноводе распространяется волна основного типа

---

, для которой



где – размер широкой стенки волновода, – резонансная длина волны ( м/с).

Рабочим типом колебаний ОР служит , для которой длина короткозамкнутого с обоих сторон резонатора связана с соотношением



где  – число стоячих полуволн, укладывающихся на длине l. Если, однако, элемент связи резонатора с питающим волноводом является индуктивной нерегулярностью, то длина l оказывается несколько меньше значения (5.9), если же он является емкостной нерегулярностью, то – больше.

Исследуемый резонатор конструктивно представляет собой отрезок прямоугольного волновода длиной , к которому с одной стороны присоединен короткозамкнутый отрезок волновода длиной , а с другой стороны – индуктивная диафрагма, являющаяся элементом связи ОР с волноводным трактом. Таким образом, общая длина ОР равна



Методика определения нагруженной добротности состоит в измерении частот , , и соответствующих значений и (рис. 5.1) и последующем расчете Q с помощью формул (5.4) и (5.5).

Моделирование

1). Создать прямоугольный волновод, с индуктивной диафрагмой как в работе 4. Установить диафрагму примерно в положение 3/4 от длины волновода. Не создавать порт в конце волновода.

---

2). Рассчитать полученную модель и вывести графики КСВН.

3). Определить нагруженную добротность резонатора.

Содержание отчета

1). Графическое представление модели.

2). Результаты моделирования, графики и значения добротности.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение объемных резонаторов и их эквивалентная схема?

2. Почему на СВЧ практически не используется LC-контуры с сосредоточенными элементами?

3. В чем состоит сходство ОР, работающего на определенном типе колебаний, и LC-контура?

4. В чем состоит различие ОР и LC-контура?

5. Какие типы закрытых ОР используются на СВЧ?

6. Какие существуют элементы связи закрытых ОР с волноводом и каковы принципы их расположения?

7. Какие основные параметры характеризуются рабочий тип колебаний ОР?

8. Какие существуют способы перестройки резонансной частоты ОР?

9. Как связаны между собой нагруженная добротность, резонансная частота и ширина полосы пропускания ОР? Чем обусловлено стремление получить ОР с высокой нагруженной добротностью?

10. Как связаны между собой нагруженная, собственная и внешняя добротности ОР? Какая из этих добротностей оказывается наименьшей?

11. Что нужно делать для увеличения собственной добротности ОР?

13. Нарисуйте используемую в работе схему измерения добротностей ОР методом двухполюсника и поясните, каким образом определялись добротности?

Лабораторная работа 6.

Исследование свойств направленного ответвителя на основе полосковой линии.

Целью данной работы является изучение принципов проектирования направленных ответвителей(НО) и анализ двухшлейфного НО.

Методические указания по самоподготовке.

В технике СВЧ широко применяются направленные ответвители, например диаграмообразующие схемы (матрицы Батлера, матрицы Нолена). В данной работе для моделирования предлагается трехдецибельный направленный ответвитель.

Квадратурный направленный ответвитель представляет собой систему из четырех портов (Рис. 6.1), в которых входная мощность делится поровну между выходными портами (порт 3 и 4). Возбуждается один порт в таких ответвителях – первый или второй и фазовый сдвиг между выходными портами составляет 90°. На рисунке представлена схема будущего НО (где

---

 – длина волны), следует обратить внимание на различную толщину микрополосковых линий. Подробнее о принципе работы НО в [2].


Рис. 6.1 – схема направленного ответвителя
Рассчитаем трехдецибельный направленный ответвитель, входное и выходное сопротивление которого равно 50 Ом ( ).

Идеальное согласование ответвителя, когда (где  – проводимость). Идеальная направленность, когда энергия в плече 4 равна нулю. Таким образом для разветвления энергии необходимо, чтобы входное сопротивление равнялось 50 Ом, а сопротивление на переходных линиях 35,4 Ом.

Моделирование:

В данной работе необходимо рассчитать размеры микрополосковых линий для различных шлейфов НО для частоты 10 ГГц. Задать входной порт 1 с помощью команды Lumped Port (лабораторная работа 3). Для оценки результатов необходимо сгенерировать распределение поля и вывести параметр S11 (коэффициент отражения). Обратите внимание, микрополосковый НО располагается на подложке, для упрощения расчетов выберете толщину и материал подложки как при проектировании микрополосковой линии в лабораторной работе №3.

При подготовке к защите лабораторной работы необходимо знать принцип работы направленных ответвителей, изучить соответствующую литературу [2] и ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы:

1. Какие типы волн могут распространяться в микрополосковых линиях передачи?

2. Дайте определение направленного ответвителя в технике СВЧ.

3. Какие типы направленных ответвителей существуют? Поясните на примере принцип работы НО.

4. Что такое коэффициент связи НО?

Лабораторная работа 7.

Исследование характеристик щелевой антенны на основе прямоугольного волновода. Синтез антенной решетки на основе прямоугольного волновода.

Целью работы является изучение конструкций щелевых антенных решеток и их свойств. Научиться проектировать простейшую антенну и получать диаграмму направленности.

---

---

Смотрите также файлы

• По дисциплине Линейные системы автоматического регулирования комплексного тестирования в магистратуру.docx

• Но очень важная миссия быть классным руководителем. Одни учителя считают эту работу дополнительной нагрузкой к своей преподавательской деятельности, другие называют её самой главной.docx

• Сложносочиненное предложение.docx

• 1. Предмет и задачи дисциплины Основы нейрофизиологи и высшей нервнойдеятельности.docx

• Самостоятельная работа по теме Задание Составьте таблицу Странычлены нато.docx