Фильтры являются неотъемлемой частью сверхвысокочастотной техники, и они применяются для селекции сигналов по частоте



страница1/6
Дата16.10.2018
Размер1.39 Mb.
Название файлаДИПЛОМ (ПОСЛЕДНЕЕ).doc
ТипЛекции
  1   2   3   4   5   6

Введение.
Фильтры являются неотъемлемой частью сверхвысокочастотной техники, и они применяются для селекции сигналов по частоте. К фильтрам сверхвысоких частот предъявляются все возрастающие требования в отношении электрических характеристик, миниатюризации и адаптации к конструкторско-технологическим возможностям, в свою очередь это требует совершенствования методов анализа, синтеза, оптимизации указанных фильтров в том числе с использованием автоматизированных методов. В последнее время было предложено множество конструкций фильтров сверхвысоких частот, но не смотря на все эти причины, разработка новых методов реализации микроволновых фильтров активно продолжается. Обусловлено это разнообразием технических требований, которые предъявляются к фильтрам: затухание, уровень мощности в нагрузке, технологические, ограничения по массе и габаритам и объективными трудностями проектирования многофункциональных устройств с совмещенными функциями по обработке радиосигналов. Создание конкурентно способного устройства в области техники сверхвысоких частот представляет собой комплекс трудоемких и насыщенных научных и технических задач, среди которых присутствует проблема синтеза новых СВЧ структур. Успешный выбор структуры в сочетании с развитыми методами аппроксимации, оптимизации и реализации несут в себе большие потенциальные возможности. В связи со всеми этими моментами разработка фильров сверхвысоких частот актиуальна сейчас, и будет актуальной в будущем.

В 50-е годы возник и начал интенсивно развиваться новый тип линий передачи сигнала сверхвысоких частот — полосковые линии. Оказалось, что, несмотря на существенные недостатки таких линий (и аппаратуры на их основе) у них имеются преимущества по сравнению со ставшими уже традиционными коаксиальными и волноводными структурами, что нельязя не отметить. Главным преимущество у них — это существенно малые габариты и вес различных узлов, что является большим плюсом для многих применений в этой области. Подробное описание достоинств и недостатков полосковых СВЧ-структур рассматривается в книгах [1—3].



В полосковых линиях мы будем рассматривать однородные линии передач. Сами однородные линии делятся на симметричные, несимметричные, щелевые, микроволноводы, копланарные, многопроводные и связанные линии. Во всех этих этих линиях передачи могут распространяться квази-ТЕМ-волны. В связи с этим, в основе их расчета часто используется метод теории длинных линий. Основными параметрами, которые подлежат расчету, являются постоянная распространения h и волновое сопротивление Z. В теории длинных линий они выражаются через погонные емкость С и индуктивность L, а также погонное сопротивление R потерь в проводниках и погонную проводимость G потерь в магнитодиэлектрической подложке, которые выражаются по формулам:

(1.1)

При малых погонных потерях в нулевом приближении из формулы (1) у мы получаем:


(1.2)
Естественно, в теории микроволноводов, когда рабочая волна не является волной квази-ТЕМ-типа, погонная емкость и погонная индуктивность не имеют никакого физического смысла, а само понятие волнового сопротивления может быть введено только эвристически.

Симметричная полосковая линия состоит из двух плоскопараллельных пластин, между которым расположен центральный проводник. ТЕМ-волна, которая существует в линии, является рабочей линией. Другие волны на рабочей частоте имеют значительные потери на излучение и не используются. Как правило, нужно знать только частоты отсечки низших видов. Но для исследования неоднородностей в полосковых линиях нужны детальные сведения о высших типах.



Симметрично полосковая линия представленная ниже на рисунке... .

Рисунок. Симметрично полосковая линия


Для волноведущей структуры, поперечное сечение которой показано на, нужно решить двумерную электростатическую задачу и определить погонную емкость линии С и распределение полей в окрестности центрального проводника. Далее, методом возмущений можно определить погонные омические потери в линии, а также влияние опор, поддерживающих центральный проводник. Граничная задача решается методом конформных отображений либо сводится к интегральному уравнению, которое нужно решать с использованием ЭВМ.
Несимметричная полосковая линия часто используется в технике интегральных и гибридных схем сверхвысоких частот. Анализ волн в несимметричных полосковых линиях сложнее, чем в симметричной линии, так как диэлектрик, окружающий верхний проводник, является кусочно неоднородным. Здесь ТЕМ-волна существует только в пределе ω→ 0. Для низких же частот, когда размеры структуры малы по сравнению с длиной волны в магнитодиэлектрической подложке, то в линии распространяется квази-ТЕМ-волна с малыми продольными составляющими электрического и магнитного полей. С некоторой погрешностью исследование основной волны сводится к решению уравнения Лапласа [1, 2, 9].

Несимметрично полосковая линия представленная ниже на рисунке .... .



Рисунок . Несимметрично полосковая линия.


Одним из основных свойств простейших геометрических преобразований, такие как параллельный перенос, центральные и осевые симметрии, поворот, преобразование подобия, гомотетия, является сохранение формы тел и фигур и как следствие — сохранение углов между их гладкими кривыми. Схожим свойством обладают и множество других преобразований, но с  разницей в том, что свойство сохранения формы выполняется не ко всему телу или всей фигуре, а только к их достаточно малым частям. При таких преобразованиях, как и при вышеуказанных простейших преобразованиях, возможно сохранение углов между кривыми. Такие преобразования называются конформными, и они нашли очень широкое применение в различных разделах математики, физики и многих других наук.

Конформное отображение  — это взаимно однозначное отображение областей n-мерного евклидова пространства, сохраняющее углы между кривыми.

В данной выпускной квалификационной работе проводится проектирование симметричных полосковых линий с помощью методов конформных отображений. Здесь будут рассмотрен метод конформного отображения проводника эллиптического поперечного сечения, который расположен между заземленными плоскостями, в плоскопараллельную конфигурацию.

Говоря о характеристическом сопротивлении симметрично полосковых линий, то следует отметить, что существуют такие виды как: симметрично полосковые линии с центральным проводником эллиптического сечения; симметрично полосковые линии с центральным проводником, параллельным заземленным плоскостям; симметрично полосковые линии с центральным проводником, перпендикулярным заземленным плоскостям; симметрично полосковые линии с центральным проводником круглого сечения. Также существует случай проводника, который может быть расположен над одиночной заземленной плоскостью. Его тоже можно разбить на виды: симметрично полосковые линии с центральным проводником эллиптического сечения, симметрично полосковые линии с центральным проводником прямоугольного сечения и симметрично полосковые линии с центральным проводником круглого сечения.

Одна из осей эллипса смещена с плоскости симметрии и данная ось ориентирована параллеьно заземленным плоскостям. Данное рассмотрение может быть распространенно на случаи симметрично расположенных проводников круглово поперечного сечения и на плоские проводники, лежащих вдоль главных осей эллипса, также возможен случай с плоским проводником, который не лежит вдоль главгых осей. Весь этот анализ ведет к системе уравнений, из которой могут быть определены волновые сопротивления всех указанных структур. Данные по сопротивлениям для двух смещенных положений приведены в виде диаграмм, которые можно использовать для получения волнового сопротивления всех указанных структур.





Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6


База данных защищена авторским правом ©coolnew.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница
Контрольная работа
Курсовая работа
Теоретические основы
Лабораторная работа
Методические указания
Общая характеристика
Рабочая программа
Теоретические аспекты
Пояснительная записка
Дипломная работа
Методические рекомендации
Федеральное государственное
Практическая работа
История развития
Основная часть
Теоретическая часть
Направление подготовки
государственное бюджетное
Общие сведения
Физическая культура
Учебное пособие
Методическая разработка
Самостоятельная работа
История возникновения
Практическое задание
Выпускная квалификационная
Краткая характеристика
квалификационная работа
государственное образовательное
Название дисциплины
Гражданское право
бюджетное учреждение
Общие положения
Российская академия
образовательное бюджетное
теоретические основы
Уголовное право
Понятие сущность
Современное состояние
Общая часть
история возникновения
Финансовое планирование
Финансовое право
Правовое регулирование
прохождении учебной
Фамилия студента
образовательная организация
Техническое задание
Теория государства
Автономная некоммерческая
некоммерческая образовательная