Антенно-фидерные устройства АФУ / БДЗ_АФУ_Склизков

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ»

БДЗ по теме:

ПРИМЕНЕНИЕ ПЛАНАРНЫХ АНТЕННО-ФИДЕРНЫХ УСТРОЙСТВ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ В СРЕДЕ

KEYSIGHT ADVANCED DESIGN SYSTEM

Студент группы РТ-31 ______________ Склизков Д.В.

Москва 2022

2

ВВЕДЕНИЕ

В данной работе преследуется цель ознакомится с примерами использования разработанных ранее полосковых устройств в среде Keysight Advanced Design System (ADS);

освоить информационный поиск по темам расчета, моделирования, проектирования и использования полосковых устройств.

3

ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ

1.1 Исследование устойчивости согласующей цепи к параметрам подложки

Создаем переменные SubEr и SubH, в которых указываем исходные параметры подложки: SubEr = 3.55, SubH = 0.508. Далее создаем параметризируемый ВЧ-диэлектрик и следом параметризируемую подложку. Строим схему моделирования, позволяющую изменять толщину диэлектрика и его относительную диэлектрическую проницаемость на центральной частоте (см. рис. 1).

Рисунок 1

Отобразим зависимости коэффициентов передачи и коэффициента стоячей волны от переменных SubEr (диэлектрической проницаемости) и SubH (толщины диэлектрика) (см.

рис. 2).

4

Рисунок 2

Видно, что присутствует некоторое ухудшение КСВН как из-за точности относительной диэлектрической проницаемости, так и от толщины подложки.

Коэффициент передачи при этом ухудшается менее значительно.

1.2 Использование двушлейфного направленного ответвителя

Исследуем схему, позволяющую за счет параллельного сложения мощностей на двушлейфных НО увеличить уровень выходной мощности усилительного устройства (см. рис. 3).

5

Рисунок 3

Промоделируем схему в разных режимах:

1. Режим S-параметров:

Рисунок 4. Настройка S-параметров

Посмотрим результат:

6

Рисунок 5. Зависимость S-параметров от частоты

Видно, что коэффициент передачи равен 14,777 дБ – т.е. 15 дБ от усилителя с дополнительными потерями от идеальных –3 дБ на каждом двушлейфном НО. Коэффициенты отражения разумные (-24...-23 дБ).

При разбалансировке фаз до 180 градусов, результат ухудшается, но не сильно. Но при разбалансировке фаз больше 180 градусов использование схемы становится нецелесообразным из-за сильного ухудшения параметров (см.рис.6).

7

Рисунок 6

2. Режим Harmonic Balance:

Рисунок 7

Результат:

Видно, что есть потери на входном НО и выходном НО за счет чего итоговое усиление

(Vout-Vin=14.6 дБ) получается чуть хуже, чем коэффициент усиления одиночного усилителя.

Но при этом в изолированные выходы почти ничего не идет, и устройство готово к работе на

8

необходимой частоте (3.5 ГГц). По фазе видно, что в верхнем и нижнем плечах сдвиг по фазе на 90 градусов (см.рис. 8).

Рисунок 8 3. Режим определения точки однодецибельной компрессии:

Рисунок 9

Результат:

Рисунок 10

Суммарная точка однодецибельной компрессии по выходу P1dBOut = 17,9 дБмВт приблизительно +3 дБ относительно однодецибельной компрессии по выходу одиночного усилителя (+15 дБмВт). При разбалансе фаз усилителей до 180 градусов ухудшение есть, но некритичное. После 180 ухудшение критичное (см.рис. 11).

9

Рисунок 11

Таким образом, использование двушлейфного направленного ответвителя для параллельного суммирования мощностей позволяет достичь предельно в два раза (минус потери на двушлейфном НО) большей выходной мощности. При этом коэффициент передачи соответствует коэффициенту передачи одиночного усилителя мощности (минус потери на двушлейфном НО). Однако, необходимо сохранять приемлемый разбаланс фаз между усилителями.

1.3 Использование кольцевого направленного ответвителя

Проверим кольцевой направленный ответвитель в создании суммарно-разностного сигнала.

1. Подача одинаковых сигналов (по -15дБмВт, без сдвига по фазе):

Рисунок 12

Смотрим результат:

10