1.6 Расчёт размеров волновода и возбуждающего устройства

Выбор размеров поперечного сечения прямоугольного волновода а и b рисунок 7, производится из условия распространения в волноводе только одного типа волны H₁₀: (15)

Примем .

Размер b должен удовлетворять условию:

(16)

В

Рисунок 7 – Прямоугольный волновод с установленным наклонным штырем

Длина отрезка волновода L от возбуждающего штыря до закорачивающей стенки выбирается из условия согласования с питающей коаксиальной линией.

(17)

Длина волновода L₁ от возбуждающего устройства до горловины рупора выбирается из условия фильтрации высших типов волн. Вблизи штыря кроме волны H₁₀ возбуждается множество высших типов волн, все они оказываются в за критическом режиме и по мере движения к рупору затухают по экспоненте. Высшие типы волн не должны проходить в горловину рупора, а затем в его раскрыв, для этого их амплитуда должна уменьшиться на длине L₁ примерно в 100 раз. Ближайшей к основной высшей волной в таком возбуждающем устройстве является волна H₂₀. Для уменьшения её амплитуды в 100 раз величину L₁ выражают из уравнения:

(23)

Где k_Н20,k_Н10– постоянные распространения волн Н₂₀и Н₁₀ соответственно.

(24)

(24)

Откуда:

(10)

Вычисляя формулу 10 в программе Mathcad 14, находим что L₁=0,0195м=19,5мм

Найдем расстояние от раскрыва до горловины рупора h, взяв наибольшее значение :

(11)

Находим положение штыря на широкой стенке волновода (по середине);

(9)

Вычисляем длину волны в волноводе:

(12)

Волновое сопротивление волновода вычисляем по формуле (10):

(10)

Критерием согласования возбуждающего устройства с волноводом служит режим бегущей волны в коаксиальном питающем фидере, т.е. равенство входного сопротивления R_вх возбуждающего устройства волновому сопротивлению фидера _ф, R_вх=_ф по заданию 50 Ом.

Действующая высота штыря в волноводе h_д, геометрическая высота которого l определяется по следующей формуле:

Из формулы (12) найдем геометрическую высоту штыря

2 Расчёт частотно избирательного устройства

2.1 Выбор типа чис и общих параметров мпл

В соответствии с заданием необходимо спроектировать частотно-избирательное устройство, состоящее из делителя мощности и двух фильтров. Полоса пропускания первого фильтра 8,0…9 ГГц, второго 9,3…9,7 ГГц. Первым делом перед проектированием фильтров выбираем материал и толщину подложки. Эти параметры нужно выбирать первыми, так как они относятся не только к фильтрам, но ко всему устройству в целом. Согласно заданию делитель и фильтры должны выполняться на микрополосковых линиях. Целесообразно их выполнить на одной подложке. В качестве материала подложки выбираем ситалл марки СТ32-1, характеристики которого приведены в таблице 1.Отличительные характеристики ситаллов: малая пористость, очень низкое водопоглощение (менее 0,02%) и газопроницаемость, высокая термостойкость, малая теплопроводность, возможность получения под­ложек с высоким классом обработки поверхности (до 14-го класса). По твердости ситаллы превосходят стекло, обычную керамику и металлы. Наиболее твердые ситаллы близки к закаленным сталям. Стабильные диэлектрические свойства на СВЧ и совместимость ситаллов с технологией интегральных микросхем обусло­вили их широкое применение и перспективность использования в качестве подло­жек интегральных микросхем СВЧ.

Таблица 1 – Характеристики материала подложки.

Материал	Марка	ГОСТ или ТУ	Толщина мм	Допуск мм		tg 10-4	Диапазон температур
Ситалл	СТ32-1	ТХ0.781.004ТУ	0,5…2,0	±0,05	9,7…10	4…6	-50…+700

По таблице 1 выбираем =9,8,tg=5·10^-4. Выбираем толщину подложкиh=1мм

На рисунке 8 приведено поперечное сечение микрополосковой линии.

Рисунок 8 – Поперечное сечение микрополосковой линии.

В качестве слоя металлизации выбираем медь у которой на 10ГГц толщина скин-слоя δ_с=0,66 мкм. Далее выбирает толщину слоя металлизации Т она должна удовлетворять условию

T≥3δ_с()

Выбираем Т=2 мкм. Этот параметр так же выбирается для всего устройства.

Отношение _.