9.5. Контрольні запитання

1. Хід виконання роботи та схеми вимірювань. Діапазон частот, в якому проводиться робота.

2. Що таке направлений відгалужувач і які його характеристики?

3. Принцип дії направленого відгалужувача з двома отворами. Як ці отвори мають бути розміщені? Навіщо потрібно узгоджене навантаження в одному кінці відгалужувача? Як впливає точність їх виконання на роботу відгалужувача?

4. Принцип дії направленого відгалужувача з трьома і більше отворами. Чому із збільшенням кількості отворів зростає направленість і збільшується частотний діапазон відгалужувача?

5. Що таке коефіцієнт передачі? Як залежить його величина від розмірів і кількості отворів зв'язку? Що таке перехідне послаблення?

6. Що таке коефіцієнт просочування? Які фактори впливають на коефіцієнт просочування? Залежність між направленістю і коефіцієнтом просочування. Способи збільшення направленості.

7. Вимірювання перехідного послаблення направленого відгалужувача. Яку роль виконує атенюатор, включений у первинний хвилевід? Від чого залежить похибка вимірювання перехідного послаблення?

8. Що відбудеться, якщо в процесі вимірювання коефіцієнта просочування зміниться частота?

Побудова і робота атенюатора, основаного на принципі направленого відгалужувача. Інші практичні застосування направленого відгалужувача.

9.6. Список використаної та рекомендованої літератури

Чернушенко A.M., Меланченко М.Е., Малорацкий Л.Г. Конструирование экранов и СВЧ-устройств / Под ред. A.M. Чернушенко. М., 1990.

Лебедев И.В. Техника и прибори СВЧ: В 2 т. М., 1972. Т.1.

Лабораторна робота № 10

Дослідження фільтрів нижніх частот на смужкових лініях

Мета роботи – вивчення основних властивостей несиметричної смужкової лінії, а також фільтрів нижніх частот, що застосовуються в НВЧ діапазоні.

10.1. Загальні відомості

10.1.1. Несиметрична смужкова лінія передачі (нсл)

НСЛ – це двопровідна смужкова лінія передачі з поперечним перерізом

у вигляді паралельних прямих, яка має одну площину симетрії (площину 1 на рис. 10.1), паралельну напрямку поширення енергії.

На рис. 10.1: 1 – металева смужка; 2 – металевий екран; 3 – підложка з діелектрика а параметрами ε_о2, μ₀₂, простір над смужкою, заповнений діелектриком з параметрами ε_а1, μ_α1. НСЛ є найпростішою і найпоширенішою лінією. У цієї лінії провідники знаходяться в однорідному ізотропному діелектрику, де ε_a1 = ε_а, μ_a1 = μ_a. На практиці часто таку лінія використовують з повітряним заповненням (ε_α = ε_о, μ_α1 = μ₀), що дозволяв зменшувати загасання енергії, яка передається (відсутні втрати в діелектрику), і збільшити пропускання потужності, що проходить по лінії.

Рис. 10.1. Несиметрична смужкова лiнiя з дiелектричним заповненням

Однак, оскільки лінія не екранована, в ній постерігається підвищений рівень втрат на випромінювання через різноманітні неоднорідності в лінії. Ширину екрана звичайно вибирають з умова:

. (10.1)

причому поле поблизу країв така мале, що ним можна знехтувати, і характеристики такої лінії практично не відрізнятимуться від характеристик лінії з нескінченно широким екраном,

По НСЛ з однорідним заповненням можуть поширюватись хвилі типів Τ, Ε, Η. Нижчим, або основним типом, який використовується на практиці для передачі енергії по такій лінії, є хвиля типу Τ за умови, що ширина екрана задовольняє умову (10.1)

На рис. 10.2 показано структуру електричних і магнітних силових ліній хвилі Τ у поперечному перерізі лінії. Хвиля Τ має λ_кр = ∞ і може поширюватись на будь-якій частоі. Фазова швидкість такої хвилі:

, (10.2)

де .

Рис. 10.2. Структура електричних і магнітних силових ліній НСЛ

Довжина хвилі в лінії:

. (10.3)

Хвильовий опір Ζ_х НСЛ з однорідним заповненням у випадку t/h = 0 і а = = ∞ визначається за заданими геометричними розмірами і параметрами діелектрика за допомогою таких виразів:

при

, (10.4)

при

. (10.5)

Формули (10.4) і (10.5) можна застосовувати для НСЛ з вельми тонкими смужками t/h < 0,005. У випадку товстіших смужок (t/h < 0,1) можна використовувати співвідношення (10.4) і (10.5), замінивши в них ω на ω_еф, де ефективна ширина смужки зв'язана з геометричними розмірами за допомогою рівняння:

, (10.6)

де x = h при ω/h ≥ 1/(2π), Χ = 2πω при ω/h < 1/(2π).

Геометричні розміри НСЛ з однорідним заповненням за заданим Z_x можна визначити так:

при Ом

, (10.7)

при Ом

. (10.8)

Як видно із виразів (10.4) і (10.5), один і той самий Ζ_x можна одержати при рівних ω і h. Для того, щоб в НСЛ не могли поширюватись вищі типи хвиль, тобто щоб НСЛ працювала в однохвильовому режимі, на поперечні розміри, лінії накладають такі обмеження:

i , (10.9)

де λ визначається із виразу (10.3).