Электротехника \ Техническая электродинамика

Конструирование направленного ответвителя с одинаковыми отверстиями связи, предназначенного для ответвления части мощности из основного высокочастотного тракта в диапазоне частот от 35 до 37 ГГц, страница 4

Сечение канала, ахb мм

Диапазон частот для основного типа волны Н_10, ГГц

7,2´3,40

11,0´5,50

23x10

25,95-37,50

17,47-25,95

8,15-12,05

Сечение трубы axb мм.	Допуск на а и b, мм.	Толщина стенки s мм.	Допуск на толщину стенки, мм	Радиус закругления r ,мм	Длина, м
7,2х3,4	0,02	1	0,04	0,4	0,4
23х10	0,05	1,5	0,06	0,8	0,5

Таблица 1.2

Исходя из таблиц, размеры волновода будут соответствовать значениям:

a = 7,2 мм; r = 0,4 мм;

b = 3,4 мм; s = 1 мм.

Радиус скругления волновода (внешний) будет равен:

R = s + r = 1,4 мм.

1) Длина волны в свободном пространстве:

λ_min = с / f_max = 8,1 мм; λ_ср = с / f_ср = 8,33 мм;

λ_max = с / f_min = 8,6 мм.

2) Длина волны в волноводе: = 8,86 мм;

Критическая длина волны (λ_кр) для волны Н₁₁, используемая в данной формуле, равна: λ_кр = 3,41а

3) Расстояние между отверстиями: = 2,21 мм;

4) Расчет радиусов отверстий.

При имеющихся габаритных размерах волновода и рассчитанное расстояние между отверстиями, максимальный размер отверстия связи r =1 мм.

Т.к. отверстия находятся на узкой стенке волновода, то переходное ослабление можно вычислить по формуле:

, где t -толщина стенки волновода.

Получаем: С=53дБ (при одном отверстии связи), следовательно необходимо большее число отверстий. Разность между полученным(53дБ) и заданным(20дБ) переходным ослаблением составляет 33дБ. При переходе от единичного отверстия к следующему отверстию происходят потери в 3дБ, следовательно необходимо шесть отверстий связи, и общее переходное ослабление связи будет составлять С=20+12*3=53 дБ.

5) Ответвляемая мощность Р₄(кВт).

Переходное ослабление представляет собой выраженное в децибелах отношение мощностей, распространяющихся в основном и вспомогательном трактах:

где С= 20 дБ – переходное ослабление,

P1= 10 кВт- мощность от генератора;

Р₄= 0,1 кВт - ответвляемая мощность.

6) Согласованная нагрузка.

При Кстu=1,15 рассчитаем значение k (полоса частот с перекрытием), которое определяется по формуле:

k = f_max / f_min = 1,11

Рассчитаем значение волнового сопротивления согласованной нагрузки, при этом постоянное значение волнового сопротивления волновода будет равно z₀ = 377, подставим k и z₀ в формулу:

Z = 471,058.

Волноводные нагрузки обычно выполняются в виде отрезков волновода, закороченных на конце и содержащих поглощающие пластинки, расположенные вдоль оси волновода в плоскости электрического поля. Согласование пластинок с однородным волноводом осуществляется приданием им специальной клиновидной формы. Длина клина подбирается таким образом, чтобы получить наименьшую величину коэффициента стоячей волны в возможно более широкой полосе частот.

При изготовлении пластин часто используют диэлектрик (керамика, гетинакс и др.), покрытый слоем графита, окиси олова или очень тонким слоем распыленного металла, например, серебра.

Построим график зависимости направленности и переходного ослабления от частоты: ; ; f=c/lb ;