1) Структура мр многополюсников, физ смысл коэф мр
Любой элемент цепи
подсоединяется к ней с помощью двух
контактов, которые называются портом.
В ТЭЦ элемент
только с одним портом называется
двухполюсником, с двумя ‒ четырехполюсником
и т. д.: число полюсов всегда в два раза
больше числа портов. МР определяет
связи между портами и коэффициенты
отражения от них. МР элемента с n
портами имеет вид:
Здесь диагональные
элементы с одинаковыми цифровыми
индексами есть коэффициенты отражения
от соответствующих портов, остальные
элементы ‒ коэффициенты передачи от
одного порта к другому (первая цифра
индекса определяет номер порта, куда
поступает сигнал, вторая ‒ номер порта,
откуда исходит сигнал). МР симметрична
(число строк и столбцов одинаковы),
коэффициенты в общем случае комплексные
числа. С помощью МР можно записать
уравнения, связывающие волны, выходящие
из определенного порта с волнами
входящими во все порты. Значения элементов
МР зависят от волнового сопротивления
(
)
линий передачи (ЛП), соединяющих порты
с другими узлами устройства. Как правило,
элементы МР нормируют к
Ом
(для другого значения их надо пересчитать).
Если устройство линейно, то его МР не
зависит от уровня сигнала, поступающего
на его вход. Для нелинейных устройств
значения элементов МР зависят от уровня
этого сигнала.
2) Уравнения, связывающие амп входящих и выходящих волн портов мп.
Запишем уравнения
нормированных волн для двухпортового
устройства (четырехполюсника).
.
Здесь
‒
волны, выходящие из первого и второго
портов,
‒
волны, входящие в первый и второй порты.
Если выходной (второй) порт нагружен на
согласованную нагрузку
,
то волна
и
.
Нагрузим теперь второй порт на произвольную
нагрузку и определим входное сопротивление
четырехполюсника. Коэффициент отражения
от нагрузки
,
тогда
и второе уравнение примет вид
,
откуда
и
.
Теперь первое уравнение будет
,
откуда следует выражение
для коэффициента отражения на входе
.
Входное сопротивление
будет равно
,
откуда получаем
.
Отсюда также следует, что если
(согласованная нагрузка), то входное
сопротивление будет определяться только
.
3) Мр отрезка лп у-сочленения.
4) Понятие унитарности мр многополюсников без потерь.
Существенную помощь
при расчете оказывает использование
свойств симметрии конструкции узла и
свойство унитарности МР устройства без
потерь. Можно показать, что если устройство
не имеет потерь, то выполняется условие
.
Здесь
‒ исходная МР устройства,
‒
эрмитово-сопряженная матрица (строки
становятся столбцами, столбцы ‒ строками,
все элементы МР комплексно сопряжены
с исходными) (ЭСМ),
‒
единичная матрица (все диагональные
элементы равны единице, остальные равны
нулю). В результате перемножения матриц
получается система уравнений, из которых
можно определить значения элементов.
Так как устройство не имеет потерь, то
оно взаимно:
.
5) Основные типы линий передач СВЧ.
При рассмотрении МУ мы не конкретизировали их конструкцию, рассматривая ЛП как некие обобщенные структуры. Однако конструкции существенно зависят от вида ЛП. Если ранее использовались волноводы и коаксиальные линии, реже полосковые и микрополосковые, то теперь к ним добавились копланарные и щелевые ЛП. В настоящее время волноводы (обладающие минимальными потерями по сравнению с другими ЛП) используются в устройствах для больших мощностей и на частотах порядка десятков и сотен гигагерц. Коаксиальные ЛП используются в качестве соединительных ЛП между блоками различных устройств. Ввиду технологических преимуществ основным типом ЛП для реализации устройств СВЧ являются микрополосковые ЛП (МПЛ), в том числе и для интегральных микросхем СВЧ.
6) Поля типа Т и ТЕ10 полоскового волновода
7) Использование свойств унитарности и симметрии структуры для определения значений элементов МС.
Можно показать, что если устройство не имеет потерь, то выполняется условие . Здесь ‒ исходная МР устройства, ‒ эрмитово-сопряженная матрица (строки становятся столбцами, столбцы ‒ строками, все элементы МР комплексно сопряжены с исходными) (ЭСМ), ‒ единичная матрица (все диагональные элементы равны единице, остальные равны нулю). В результате перемножения матриц получается система уравнений, из которых можно определить значения элементов. Так как устройство не имеет потерь, то оно взаимно: .