1-я часть задания типового расчёта.

Схема широкополосного согласования комплексной нагрузки линии передачи.

Содержание расчета.

1. Линия передачи нагружена на последовательное соединение активного сопротивления и реактивность, которая может быть либо ёмкостью, либо индуктивностью. Предполагается, что активное сопротивление от частоты не зависит, а реактивность зависит, причём сопротивление индуктивности и проводимость ёмкости пропорциональны частоте.

Возможный вид

нагрузки:

2. На центральной частоте рабочего диапазона частот заданы нормированные к волновому сопротивлению линии передачи действительная и мнимая составляющие комплексного сопротивления нагрузки. Задана также относительная полоса частот ±Δf/f, и максимально допустимое значение КСВ в этой полосе. (КСВ_доп для всех предполагается равным 1.25)

3. Рассчитывается частотная зависимость входного сопротивления исходной нагрузки в заданной полосе частот, а также максимальное значение КСВ в этой полосе. Зависимость входного сопротивления изображается на круговой диаграмме.

4. Рассчитывается параллельный шлейф, включённый в линию в той же точке, что и нагрузка, и компенсирующий реактивность нагрузки на центральной частоте. Рассчитывается частотная зависимость полученного контура в заданной полосе и максимальное значение КСВ этого контура. Результат расчёта изображается на той же круговой диаграмме полных сопротивлений.

5. Рассчитывается четвертьволновый трансформатор, трансформирующий активное сопротивление контура на центральной частоте в нормированное сопротивление 1/КСВ_доп. Рассчитывается частотная зависимость сопротивления на входе трансформатора, максимальное значение КСВ этой зависимости, и результат изображается на круговой диаграмме.

6. Рассчитывается параллельный колебательный контур, компенсирующий реактивную составляющую входного сопротивления на крайних частотах заданной полосы частот. Результат расчёта в полосе частот изображается на круговой диаграмме. Сравниваются максимальные величины КСВ с включением параллельного контура на входе трансформатора и без включения.

Достигнута ли цель расчёта?

Исходные данные для 1-й части типового расчёта

№ (по списку)	R	X	Δf/f
1	2	-3	±10%
2	1	0.5	±8%
3	1.5	3	±5%
4	0.5	-0.5	±20%
5	1	-1	±20%
6	0.5	2	±5%
7	1	-2	±10%
8	2	3	±10%
9	1	1	±20%
10	2	-3	±10%
11	0.5	-2	±5%
12	1.5	2	±12%
13	2	-5	±5%
14	1.5	-1.5	±20%
15	0.5	1.2	±10%
16	2	5	±5%
17	1.5	-2	±12%
18	1	-3	±5%
19	1.5	-2.5	±10%

2-я часть задания на типовой расчет.

Расчет мостового согласующего устройства (узкополосное согласование).

Заданы:

1. Тип мостового устройства – квадратный мост или гибридное кольцо (в зависимости от варианта), в микрополосковом, полосковом, копланарном или щелевом исполнении (также в зависимости от варианта). Устройство функционирует на частоте 3 ГГц, по всем выходам согласовано с 50-омными линиями передачи, реализованными в том же исполнении, что и мостовое устройство.

2. Мостовое устройство выполнено на базе фольгированного материала с относительной диэлектрической проницаемостью материала подложки – 2, 3, 6 или 10 (в зависимости от варианта), толщина фольгированного материала – 0.5, 1, 2, 3 или 4 мм (в зависимости от варианта). Во всех случаях тангенс угла потерь материала подложки равен 0.001, фольга медная толщиной 0.008 мм. В копланарной линии кроме этого задана также величина зазора между заземлёнными пластинами и центральным проводником.

3. Мостовое устройство выполняет функцию согласующего устройства, нагруженного со стороны входа 2 на комплексное сопротивление Zн=60+j*55 Ом; ко входам 3 и 4 мостового устройства подключены реактивные нагрузки - отрезки линий, закороченные либо разомкнутые на конце, (предполагается, что реактивные отрезки микрополосковой и полосковой линий на конце разомкнуты, а отрезки копланарной и щелевой линий на конце закорочены; в таком виде реализация этих элементов существенно упрощается). Длины реактивных отрезков линий выбираются из условия, чтобы вход 1 мостового устройства был согласован.

Требуется:

1. Определить геометрию поперечного сечения всех линий передачи, рассматриваемых в заданном варианте. Для микрополосковой, полосковой и копланарной линий нужно найти ширину центрального проводника, для щелевой линии – величину зазора щели в зависимости от волнового сопротивления соответствующей линии.

2. Найти длины отрезков линий, из которых составлено мостовое устройство.

3. Найти длины настроечных отрезков линий, подключённых ко входам 3 и 4.

Примечание. Расчёт геометрии поперечного сечения линий и длин отрезков линий производится с помощью программы-калькулятора линий передачи СВЧ TXLine (2003), прилагаемой к заданию. Эта программа свободно распространяется в Интернете.

Требуется также:

1. записать в общем виде на центральной частоте матрицу рассеяния четырехполюсника, получающегося из мостового устройства после включения двух регулируемых реактивных нагрузок на выходах 3 и 4,

2. записать и решить уравнение относительно фаз коэффициентов отражения регулируемых реактивных нагрузок, обеспечивающих согласование четырёхполюснков,

3. нарисовать эскиз рассчитанного мостового устройства с реактивными нагрузками, указать на эскизе все размеры.

Исходные данные

№	Тип мостового устройства	Тип линии	эпсилон	H (мм)	G (кл)
1	гк	кл	10	0.5	0.5
2	км	мпл	2	0.5
3	гк	пл	2	2
4	км	кл	6	1	0.1
5	гк	мпл	2	0.5
6	км	пл	2	2
7	гк	кл	3	0.5	0.1
8	км	мпл	3	0.5
9	гк	пл	3	2
10	км	кл	10	0.5	0.2
11	гк	мпл	3	0.5
12	км	пл	3	2
13	гк	кл	3	1	0.1
14	км	мпл	6	1
15	гк	пл	10	4
16	гк	мпл	6	1
17	км	пл	10	3
18	гк	кл	6	1	0.2
19	км	мпл	10	1
20	гк	мпл	10	1

Примечание: км – квадратный мост, гк – гибридное кольцо, мпл – микрополосковая линия, пл – полосковая линия, кл – копланарная линия, H – полная толщина подложки, G – (для копланарной линии) – зазор между центральным и заземлённым проводниками, лежащими в одной плоскости.