5

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………….. 1. НАПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ……………………………………… 1.1. Анализ волн в направляющих системах ………………………… 1.2. Волноводы прямоугольного сечения ……………………………. 1.3. Волноводы круглого сечения ……………………. …………….. 1.4. Коаксиальные линии передачи …………………….………….... 1.5. Полосковые линии передачи ……………………………………... 2. ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ КОНЕЧНОЙ ДЛИНЫ …………………………. 2.1. Основные характеристики линий передачи конечной длины …. 2.2. Согласование линии передачи с нагрузкой………………………. 3. Матричный анализ многополюсников СВЧ ………….. 3.1. Многополюсники и их классические матрицы…………..………. 3.2. Волновые матрицы многополюсников…………………..……….. 3.3. Нормированные напряжения, токи и матрицы……………..……. 3.4. Зависимость элементов матрицы [ S ] от положения входов …… 3.5. Свойства многополюсников и их матриц [ S ]…………………… 3.6. Двух и четырехполюсники СВЧ…………………………………... 3.6.1. Двухполюсники СВЧ………………………………………… 3.6.2. Элементарные четырехполюсники СВЧ…………………… 3.6.3. Коэффициент отражения от нагруженного четырехполюсника…………………………………………… 3.7. Шестиполюсники СВЧ…………………………………………….. 3.7.1. Общие теоремы………………………………………………. 3.7.2. Волноводные шестиполюсники……………………………... 3.7.3. Коаксиальные и полосковые шестиполюсники (тройники). 3.8. Восьмиполюсники СВЧ…………………………………………… 3.8.1. Теорема и определения для восьмиполюсников …………... 3.8.2. Параметры реальных НО…………………………………….. 3.8.3. Волноводные НО и мосты…………………………………… 3.8.4. Коаксиальные и полосковые НО и мосты………………….. 3.8.5 Условные обозначения многополюсников на электрических cхемах………………………………………... 3.8.6. Применение НО и мостов……………………………………. 3.9. Определение матрицы рассеяния сложных устройств СВЧ…….. 4. ФЕРРИТОВЫЕ УСТРОЙСТВА СВЧ…………………..……………… 4.1. Физические процессы в намагниченном феррите …………….. 4.2. Ферритовые устройства на СВЧ ………………………………... ЛИТЕРАТУРА ………………………………………………………...

4 5 5 12 26 34 42 56 56 71 84 84 85 88 90 91 95 95 95 99 101 101 104 105 107 107 112 113 118 127 128 132 137 137 148 154

ВВЕДЕНИЕ

Курс лекций разработан коллективом преподавателей кафедры СВЧ и КР ТУСУРа в соответствии с программой дисциплины «Антенны и устройства СВЧ», утвержденной Учебно-методическим управлением и отражает основное содержание данного курса.

Цель данного учебного пособия – помочь студентам дистанционного образования освоить теоретический материал этого достаточно большого и сложного курса. Надеемся, что оно будет полезно и для студентов иных форм обучения. Материал данной дисциплины основан в первую очередь на курсе “Электродинамика и распространение радиоволн” и является его продолжением в область технических приложений. Недаром, многие разделы этого курса относят к технической электродинамике.

К диапазону СВЧ относятся радиоволны частотой от 100 МГц до 300 ГГц. Для этих частот характерны следующие особенности:

• размеры устройств и линий передач сравнимы с длиной волны;

• большая информативная емкость каналов связи;

• возможность передачи энергии в пространстве узким лучом;

• прозрачность земной атмосферы для этих частот.

Эти и другие особенности определили широкое использование диапазона СВЧ в научных исследованиях, промышленности, медицине и других областях человеческой деятельности. Конкретно в радиотехнике на использовании СВЧ основана радиолокация, многоканальная радиорелейная и кабельная связь, спутниковое телевидение, космическая связь. С повышением быстродействия компьютеров устройства СВЧ все шире используются и в вычислительной технике. В отличие от традиционной радиотехники, в СВЧ диапазоне понятия “напряжение” и “ток” имеют ограниченное применение, более общим является понятие “электромагнитная волна”. Это объединяет технику СВЧ и теорию антенн, основанных на законах электродинамики.

Пособие состоит из двух частей: устройства СВЧ и антенны. Первая часть состоит из четырех глав. В первой главе рассмотрены регулярные линии передачи: волноводы, коаксиальные кабели, полосковые линии и некоторые другие. Во второй – изучаются линии передачи конечной длины, их параметры и характеристики, а также согласование линии передачи с нагрузкой. Третья глава посвящена изучению многополюсников СВЧ. Для описания и расчета внешних характеристик линейных многополюсников используется матричный математический аппарат, наиболее полно соответствующий вычислительным возможностям ЭВМ. В четвертой главе рассматривается применение намагниченных ферритов, для создания различных невзаимных устройств СВЧ – вентилей, циркуляторов, фазовращателей. Конечно, пособие не может охватить все применяемые на практике устройства СВЧ, однако оно закладывает основы для дальнейшей самостоятельной работы по их изучению.