Устройства СВЧ и перспективные радиотехнические системы - 2026

1. Типы линий передачи. Регулярные и нерегулярные линии, требования к линиям передачи.

2. Длина волны в линии передачи, затухание и КПД линии передачи. Дисперсионная характеристика и волновое сопротивление линии передачи.

3. Коаксиальная линия передачи. Конструкция, волновое сопротивление. Погонное ослабление и его зависимость от частоты.

Чекнуть рк кабель

4. Микрополосковая линия, симметричная полосковая линия, копланарная линия передачи. Особенности конструкции и характеристики.

5. Матричное представление цепей. Базовые понятия и определения. Y, Z, S- матрицы.

6. Физический смысл S- матрицы, свойства S - матрицы.

7. Трансформаторы сопротивлений. Применение, принцип работы и характеристики.

8. Расчет трансформатора сопротивлений.

9. Узкополосный четвертьволновый трансформатор.

10. Широкополосный траснформатор: ступенчатый трансформатор, экспоненциальный трансформатор.

11. Делители мощности. Кольцевые гибридные мостовые схемы. Кольцевые дилители с омической нагрузкой.

12. Ненаправленные делители мощности. Тройник.

13. Принцип широкополосности. Конструкция и метод (последовательность действий) расчета.

14. Расчет делителя 1:2, 1:3.

15. Формирование линейного экв. ФАР обнаружителя с ДН EхH - 180х20 градусов и расчет (оптимизация для достижения ДН)

16. Расчет характеристик микрополосковой линии. Волновое сопротивление.

17. Патч антенны: конструкция и основные характеристики. Расчет и методы питания (полосковая линия, коаксиал). Преимущества и недостатки, применение. Распределение токов.

18. Поляризация излучения патч-антенн. Методы получения линейной и круговой поляризации. Методы согласования патч- антенн с полосковым питанием.

19. Способы расширения рабочей полосы частот патч антенн.Примеры.

20. Квадратурный делитель на полосковой структуре. Принцип работы, основные характеристики, применение.

21. Делитель Вилкинсона. Принцип работы, конструкция и применение.

22. Технология SIW. Принцип работы, рабочие характеристики. Методы возбуждения волны в SIW волноводе. (помогутка)

23. Основные моды SIW волновода. Расчет геометрических размеров. Преимущества и недостатки SIW волноводов.

24. Рупорные антенны. H - , E - секториальный рупоры. Поле в раскрыве рупора. Зависимость направленности рупора от геометрических размеров.

25. Пирамидальный рупор, характеристики. Оптимальный рупор

26. Антенна Вивальди. Принцип построения, основные характеристики.

27. Методы возбуждения антенн Вивальди, их преимущества и недостатки.

28. Методы миниатюаризации антенн Вивальди.

29. Логопериодическая антенна. Принцип построения, основные характеристики.

30. Расчет логопериодической антенны.

31. Методы уменьшения длины логопериодической антенны, примеры

32. Методы уменьшения поперечных размеров логопериодической антенны, примеры.

33. ТЕМ- рупор. Особенности конструкции, характеристки. Пример ТЕМрупора с линейным раскрывом.

34. ТЕМ – рупор с экспоненциальным раскрывом. Характеристики.

1. Типы линий передачи. Регулярные и нерегулярные линии, требования к линиям передачи.

Регулярная линия передачи — это система направляющих проводников (линия передачи), у которой поперечное сечение и электромагнитные свойства заполняющей среды (диэлектрика) остаются неизменными вдоль всей длины. Они используются для передачи электромагнитной энергии, сигналов в СВЧ-диапазоне, сохраняя постоянный волновое сопротивление и фазовую скорость.

Основные характеристики регулярных линий

• Геометрия: Поперечное сечение, расстояние между проводниками не меняются по длине.

• Среда: Диэлектрическая проницаемость и магнитная проницаемость заполнения одинаковы на всем протяжении.

• Волны: В таких линиях могут существовать падающие (от источника) и отраженные (от нагрузки) волны.

• Типы: Коаксиальные кабели, волноводы, полосковые и микрополосковые линии, двухпроводные линии.

Где применяются

Регулярные линии являются основой радиотехнических систем, фидеров, антенных трактов, где важно минимизировать потери и искажения сигнала, возникающие из-за неоднородностей, описанных в документации на Studizba и в Словаре-справочнике, фидеры. Примеры типов линий можно найти в статье Википедии.

• СВЧ-техника: Волноводы, полосковые линии, как описано в разделе «Микрополосковые и полосковые линии».

• Кабельные системы: Высокочастотные кабели, коаксиальные линии, проиллюстрированные в «Расчетах параметров коаксиальной линии».

Нерегулярные линии передачи (НЛП) — это направляющие системы (волноводы, полосковые линии), у которых геометрические размеры поперечного сечения или электромагнитные параметры заполняющей среды изменяются вдоль оси распространения волны. В отличие от регулярных, они используются для согласования сопротивлений, трансформации волн и фильтрации частот.

Ключевые особенности и типы:

• Определение: Согласно ГОСТ 18238-72, это линия, у которой отсутствует хотя бы одно условие регулярности (постоянство формы/материала по длине).

• Примеры: Конусные переходы, рупорные антенны, несимметричные полосковые линии с переменной шириной, квазиоптические линии.

• Применение: Применяются в СВЧ-устройствах, где требуется плавное изменение волнового сопротивления или преобразование типов волн.

• Расчет: В отличие от регулярных линий, их анализ требует решения более сложных дифференциальных уравнений (например, уравнений Риккати).

Нерегулярные линии передачи часто называют неоднородными. С их помощью реализуются различные компоненты СВЧ-техники: фильтры, трансформаторы, антенны (например, конусная спиральная антенна).

2. Длина волны в линии передачи, затухание и кпд линии передачи. Дисперсионная характеристика и волновое сопротивление линии передачи.

Длина волны в ЛП

Дисперсионная характеристика

Волновое сопротивление

3. Коаксиальная линия передачи. Конструкция, волновое сопротивление. Погонное ослабление и его зависимость от частоты.

Погонное ослабление (затухание) — это мера уменьшения мощности сигнала (радиоволн, света, звука) на единицу длины среды или кабеля (обычно дБ/м или дБ/км). Оно характеризует потери в материалах (проводниках, диэлектриках, атмосфере) за счет поглощения и рассеяния, увеличиваясь с ростом частоты.

Ключевые аспекты погонного ослабления:

• В кабелях (фидерах): Определяет, сколько мощности теряется при передаче сигнала от источника к антенне. Чем ниже частота и качественнее кабель, тем меньше затухание.

• В атмосфере (радиосвязь): Вызывается гидрометеорами (дождь, туман, снег) и газами, — критично для миллиметровых волн (модель описана в материалах).

• В растительности: На частотах ~1 ГГц ослабление от листвы на 20% выше, чем без нее.

• Расчет: Общие потери = погонное ослабление (дБ/м) длину линии (м).

При проектировании систем связи важно выбирать материалы с минимальным погонным затуханием для обеспечения высокой дальности и качества сигнала.

Погонное ослабление в кислороде и водяных парах раздельные графики

Погонное ослабление в газах совместный график (с расписанными пиками ослабления в кислороде и водяных парах)

Пример графика затухания в коаксиальном кабеле