МИНОБРНАУКИ РОССИИ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)
КАФЕДРА ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ
РЕФЕРАТ
по дисциплине «Измерения на сверхвысоких частотах»
Тема: Направленные ответвители
Студент гр. 9802 _________________________ Попов А. П.
Преподаватель _________________________ Вьюгинов В. Н.
Санкт-Петербург
2022
Аннотация
В этом реферате рассмотрены направленные ответвители СВЧ диапазона. Кратко, без математических выкладок и углубления в теорию СВЧ. В реферате рассмотрено общее описание линий передачи, некоторые важные для построения направленных ответвителей свойства линий передачи и электромагнитных волн. После чего дается объяснение принципа работы и конструкционных особенностей направленных ответвителей.
Annotation
This essay covers directional microwave couplers. Briefly, excluding mathematic calculation or deep understanding of microwaves theory. Essay generally reviews transmission lines, electromagnetic waves and some of their important attributes that is needed to build directional couplers. After covering general introduction, essay reviews existing directional couplers, their operation and constructional features.
Содержание
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………. 4
ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ СВЧ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ……………….. 6
Согласование линий передачи…………………………….……..… 6
Согласованная нагрузка…………………………………………..… 7
Матрицы рассеяния……………………………………………..…… 8
НАПРАВЛЕННЫЕ ОТВЕТВИТЕЛИ……………………………… 9
Общий принцип работы………………………………………..…… 9
Направленный ответвитель с двумя отверстиями связи в узкой стенке…………………..……………………………………………. 10
Направленный ответвитель крестообразной формы…………… 12
Характеристики направленных ответвителей…………………… 14
МОСТОВЫЕ УСТРОЙСТВА СВЧ……………………………..… 14
Волноводно-щелевой мост……………………………………..…… 14
Двойной волноводный тройник……………………………..……… 15
ПРИМЕНЕНЕИЕ НАПРАВЛЕННЫХ ОТВЕТВИТЕЛЕЙ……… 18
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………..… 20
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…….…………. 21
Введение
Направленные ответвители – это один из вариантов линий передачи, устройств, созданных для передачи, в нашем случае, электромагнитных волн по определенному каналу, который и называется линией передачи.
Линии передачи объединяются между собой и образуют тракт. Тракт осуществляет канализацию электромагнитных волн, обеспечивает правильный режим работы выходных и входных цепей передатчика и приемника, выполняет предварительную частотную фильтрацию сигналов, может содержать коммутирующие цепи и вращающиеся сочленения, устройства управления положением луча антенны и поляризацией радиоволн, устройства контроля функционирования системы. В технике Сверх Высоких Частот (СВЧ) тракты требуют учета множества конструктивных особенностей, вызванных используемым диапазоном частот. Диапазон частот СВЧ составляет от 300 МГц до 300 ГГц (с длиной волны λ = 1м – 1мм).
Рисунок 1. Шкала электромагнитных колебаний
Почему в технике используется СВЧ диапазон? Использование СВЧ диапазона оправдано множеством факторов, к примеру: большой информационной емкостью каналов связи, возможностью направленной передачи электромагнитной энергии, прозрачностью земной атмосферы для СВЧ радиоволн и избирательным поглощением СВЧ-излучения веществом.
Но как уже было сказано, при создании линий СВЧ возникают определенные конструкционные проблемы, такие как: соизмеримость длины волны с характерным размером приборов, что практически отсекает обычные линии передачи и колебательные контуры. Соизмеримость периода колебаний с временем пролета заряда в активной области прибора, что приводит к появлению инерции носителей заряда и нарушает работу радиопередачи. Малая энергия кванта электромагнитного поля, незначительная по сравнению с энергией теплового движения частиц при комнатной температуре, что затрудняет использование квантовых устройств.
По всем вышеуказанным причинам требуется создание специальных устройств, передающих и преобразующих сигнал и мощность в СВЧ диапазоне. Одним из таких устройств являются направленные ответвители.
Направленные ответвители представляют собой устройства, которые осуществляют передачу мощности из одного плеча в два других. Направленные ответвители относятся к подклассу взаимных устройств СВЧ, куда также входят двухполюсники, шестиполюсники, фильтры и так далее.
В данном реферате будут рассмотрены только направленные ответвители в виде четырехполюсников, микрополосковые ответвители, ответвители на связанных линиях передачи и мостовые устройства. Обзорно, без сложных математических выкладок и углубления в теорию СВЧ цепей.