CC BY
15
УДК 621.372.413
DOI: 10.33764/2618-981X-2020-8-2-84-88
МОДЕЛИРОВАНИЕ КВАДРАТУРНЫХ И СИНХФАЗНО-ПРОТИВОФАЗНЫХ СВЧ ДЕЛИТЕЛЕЙ МОЩНОСТИ
Константин Якубович Аубакиров
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного 10, кандидат технических наук, доцент кафедры специальных устройств инноватики и метрологии, тел. (383) 361-07-31, e-mail: aubakirov1949@mail.ru
Илья Вадимович Вершеня
Новосибирский государственный технический университет, 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, обучающийся, тел. (383) 346-08-34, e-mail: vershenya99@mail.ru
Анна Евгеньевна Жукова
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108,
Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, обучающийся, тел. (383)361-07-31, e-mail: zhukova19972010@mail.ru
Представлены результаты электромагнитного моделирования и экспериментального исследования 3-дБ квадратурных направленных ответвителей с лицевой связью, выполненных
на диэлектрических материалах толщиной (t = 0,762 мм, er = 3,47 ), а также синхфазно - противофазного кольца длиной X на материале ФАФ-4 ((t = 1,5 мм, &r = 2,55 ) В составе систем суммирования и деления мощности в ДЦВ диапазоне эти устройства показали хорошие результаты.
Ключевые слова: квадратурные направленные ответвители, кольцо длиной X, электромагнитное моделирование.
MODELING OF QUADRATURE AND SYNCHASE-ANTI-PHASE MICROWAVE POWER DIVIDERS
Konstantin Ya. Aubakirov
Siberian State University Geosystems and Technology, 630108, Russia, Novosibirsk, 10, Plakhotnogo St., Ph. D., Associate professor of special devices and technologies, phone: (383) 361-07-31, e-mail: aubakirov1949@mail.ru
Ilya V. Vershenya
Novosibirsk State Technical University, 630092, Russia, Novosibirsk, 20, Karl Marx St., student, phone: (383) 346-08-34, e-mail: vershenya99@mail.ru
Anna E. Zhukova
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10, Plakhotnogo St., student of the department of special devices and technologies, phone: (383) 361-07-31, e-mail vershenya99@mail.ru
The paper proposes a methodology for designing bridge devices designed for dividing and summing power in the microwave range.
Key words: quadrature directional couplers, ring length, electromagnetic modeling.
Введение
Мостовые схемы сложения сигналов транзисторных усилителей основываются на использовании синхфазных, синхфазно — противофазных и квадратурных устройств деления и суммирования мощности [1,2,3,4]. При этом электрическая развязка и согласование входов (выходов) мостового устройства (МУ) приобретает решающее значение для обеспечения качественных показателей усилителей дециметрового диапазона (ДЦВ), в частности, передающих устройств цифрового телевизионного вещания (DVBT).
Результаты
На рис.1 представлена электродинамическая модель квадратурного направленного ответвителя (НО), выполненная на материале Rogers толщиной (t = 0,762 мм) и относительной диэлектрической проницаемостью (sr = 3.47), с лицевой связью [5]. Ширина области связи (w ) составляет 3,15мм. Для выравнивания фазовых скоростей синхфазного и противофазного типов волн в топологии предусмотрены элементы замедляющей структуры [2].
Рис. 1. 3Б электромагнитная модель 3дБ - НО, диэлектрический слой (t = 0,762 мм ) показан при 20 — кратном увеличении относительно воздушных зазоров.
На рис.2 представлены частотные характеристики структуры, где Б(1,2),Б(1,3) коэффициенты передачи из плеча 1 в 2, 3, а VSWR — коэффициент
стоячей волны. Модель этой структуры приведена на рис. 1, а на рис. 3 представлен соответствующий макет.
-А- ОБ(|5!;1.2)|) {Ц
Эс^ЁПШЮ 1
300 500 700 900 1000
Ргедиепсу (МНг)
Рис.2. Частотные характеристики 3дБ — НО с коррекцией фазовой скорости электромагнитной волны синхфазного возбуждения.
4
: ..........л: -Ч:
Рис.3. Экспериментальный образец 3дБ — НО с лицевой связью
Электрическая модель кольца длиной X представлена на рис. 4, где звено на связанных линиях реализовано в виде 3дБ — НО с лицевой связью, но рассчитанного для волнового сопротивления 22В равного 70,71 Ом.
На рис. 5 изображена электродинамическая модель структуры, представленной на рис. 4 [5]. Частотные характеристики структуры (рис. 5) представлены на рис.6, где Б (/, I) ( = 1,2,3,4) коэффициенты отражения в соответствующих
плечах, а Б (2,3) развязка между плечами 2,3.
Рис.4. Электрическая модель кольца длиной X
Рис.5. 3Б электромагнитная модель кольца длиной X
Рис.6. Частотные характеристики кольца длиной X
Заключение
Квадратурные НО с лицевой связью требуют воздушного зазора над печатными проводниками, расположенного между экранами. Величина этого воздушного промежутка h должна быть не менее 6 мм для материала Rogers и 12 мм для ФАФ-4. Кольцо длиной X для расширения диапазона рабочих частот по развязке 2 и 3 выходов МУ нуждается в дальнейшей оптимизации геометрических размеров топологии.
Достигнутая направленность рассмотренных МУ в диапазоне от -23 до -25 дБ вполне приемлема для решения практических задач.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний / В.В. Заенцев, В.М. Катушкина, С.Е. Лондон, З.И. Модель; под ред. З.И. Моделя. - М.: Сов. Радио, 1980. - 296 с.
2. Микроэлектронные устройства СВЧ: учеб. пособие / Г.И. Веселов, Е.Н. Егоров, Ю.Н. Алехин и др.; под ред. Г.И. Веселова. - Москва : Высшая школа, 1988.-280 с.
3. Теория и применение устройств СВЧ: учеб. пособие для вузов / В.А. Неганов, Г.П. Яровой; под ред. В. А. Неганова. - Москва : Радио и связь, 2006. - 719 с.
4. Широкополосные радиопередающие устройства / О.В. Алексеев, А.А. Головков, В.В. Полевой и др.; под ред. О.В. Алексеева. - Москва : Радио и связь, 1978.-304 с.
5. Проектирование СВЧ устройств с помощью Microwave Office / В.Д. Разевиг, Ю.В. Потапов, А. А. Курушин; под ред. В .Д. Разевига. - Москва: СОЛОН - Пресс, 2003. - 496 с.
© К. Я. Аубакиров, И. В. Вершеня, А. Е. Жукова, 2020
