Министерство образования Российской Федерации
Новосибирский государственный технический университет
________________________________________________________
А. П. Горбачев
ЭЛЕКТРОМАГНИТНО
СВЯЗАННЫЕ ЛИНИИ
ПЕРЕДАЧИ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
В АНТЕННЫХ СИСТЕМАХ
университета в качестве учебного пособия
Новосибирск
2002
УДК 621.372.82(075.8)
Г 672
Рецензенты: канд. техн. наук, доц. Г.Н. Девятков, канд. физ.-мат. наук, доц. В.Ф. Ким
Работа подготовлена на кафедре радиофизики
Горбачев А. П.
Г 672 Электромагнитно связанные линии передачи и их применение в антенных системах: Учеб. пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. – 78 с.
ISBN № 5-7782-0396-9
Рассмотрены основы теории электромагнитно связанных линий передачи. Сформированы основные матричные соотношения для отрезка связанных линий, необходимые для анализа и синтеза узлов антенных систем. Изложена методика проектирования антенных устройств на основе связанных линий с экранированными и неэкрани-рованными фрагментами.
Предназначено для студентов факультета радиотехники, электроники и физики всех форм обучения
ISBN № 5-7782-0396-9 Ó Новосибирский государственный
технический университет, 2002 г.
Электромагнитно связанные линии передачи находят широкое применение при проектировании антенн и микроволновых устройств. Несмотря на разнообразие тактико-технических требований к разрабатываемым устройствам и системам на связанных линиях, в основе их проектирования лежит одна и та же расчетно-теоретическая база, опирающаяся на дифференциальные уравнения таких линий [1]. Последующие решения этих уравнений позволяют получить все типы матриц, используемых в теории микроволновых линейных электрических цепей для анализа рабочих характеристик (затухания, фазовых сдвигов) в частотной и переходных процессов во временной областях. Решение и, следовательно, последующий анализ свойств проектируемых устройств существенно зависят от конструктивно-технологических особенностей реализации связанных линий. Ниже рассматриваются такие связанные линии, конфигурация (совокупность геометрических размеров) и диэлектрическое заполнение которых предопределяют распространение вдоль линий волны Т-типа. Такие волны называются также ТЕМ-волнами, от английского выражения «Transverse Electric Magnetic wave», перевод которого – «электрически и магнитно-поперечная волна», – в полной мере определяет сущность этих волн: векторы напряженности электрического и магнитного полей, будучи перпендикулярными друг к другу, лежат в плоскости, перпендикулярной к направлению распространения волны. Фазовая скорость ТЕМ-волн равна их групповой скорости и совпадает со скоростью света (электромагнитных волн) в диэлектрике, заполняющем пространство вокруг линий. Таким образом, структура ТЕМ-волн в электромагнитно связанных линиях идентична структуре электромагнитных волн всех известных на сегодня типов антенн в дальней зоне (зоне Фраунгофера) [2].
Кроме того, рабочие параметры микроволновых устройств на связанных линиях остаются слабо меняющимися в широкой полосе частот, достигающих в ряде случаев нескольких октав [3]. Если учесть, что связанные линии могут быть реализованы не только в коаксиальном, полосковом и двух- или многопроводном объемных вариантах [4], но и в планарном микроэлектронном исполнении на миниатюрных (площадью единицы квадратных миллиметров) подложках из диэлектрика или полупроводника, в том числе с использованием свойств высокотемпературной сверхпроводимости, то становится вполне ясным широкое применение связанных линий с Т-волнами в области техники сверхвысоких частот (СВЧ).
Данное пособие является частью методического обеспечения учебного процесса по проектированию антенн и устройств СВЧ различного назначения. В нем с единых позиций рассматриваются основы анализа известных и синтеза новых устройств на связанных линиях передачи. Эти СВЧ элементы и узлы разработаны на кафедре «Радиофизика» Новосибирского государственного технического университета в процессе выполнения хоздоговорных и госбюджетных НИР с предприятиями радиопромышленности Новосибирска, Москвы, Санкт-Петербурга. В списке литературы приведены материалы, опубликованные за последние 15 лет в ведущих изданиях по радиотехнике СВЧ. Их следует рассматривать как первоисточники во время изучения свойств проектируемых устройств. При проведении проектно-конструкторских работ и оценивании показателей производственной и эксплуатационной технологичности используются пакеты программ для персональных ЭВМ и инструкции по их применению.
1. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ СВЯЗАННЫХ ЛИНИЙ С ВОЛНАМИ Т-ТИПА
1.1. Краткие сведения из электростатики
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
