CC BY
78
обращения с отходами. Наиболее оптимальным будет внедрение рециклинга, что улучшит экологическую обстановку и благоприятно скажется на бюджете предприятия. Список использованной литературы:
1. Крупный поставщик угля в РФ [Электронный ресурс]: URL: http://geo.1september.ru/articles/2009/18/06 (дата обращения 30.01.17)
2. Проект нормативов образования отходов и лимитов на их размещение Филиал ОАО «Южный Кузбасс» -Управление по подземной добыче угля (шахта имени В.И. Ленина). Том 1 - г. Междуреченск, 2013
© Дмитриева В.А., 2017
УДК 621.372
Н.В. Дударев
Аспирант кафедры инфокоммуникационных технологий ФГАОУ ВО «ЮУРГУ(НИУ)», г. Челябинск
С.В. Дударев
Студент кафедры «Конструирование и производство радиоаппаратуры»
ФГАОУ ВО «ЮУРГУ(НИУ)», г. Челябинск
ОБЪЁМНО-ЩЕЛЕВОЙ СВЧ ДЕЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ
Аннотация
В статье поднимается тема использования многослойной технологии для реализации СВЧ модулей, описываются делители мощности, реализованные по полосковой и многослойной технологии, приводится сравнение их параметров.
Ключевые слова
Многослойная технология, делитель мощности, полосковая линия.
Основная часть
К настоящему времени в СВЧ электронике можно выделить два основных направления: аналоговая и цифровая СВЧ электроника. Причём аналоговая электроника, в связи с рядом причин, многими воспринимается как пережиток прошлого. Основная причина этого - громоздкость аналоговых конструкции.
Уменьшения размера СВЧ структур добиваются разными способами: использованием диэлектриков с повышенной относительной диэлектрической проницаемостью в полосковых, микрополосковых и других линиях связи; оптимизацией компоновки расположения элементов СВЧ модуля и др. В результате можно уменьшить размеры устройства, но не более чем на 20-30% от начальных габаритов. Используя технологию многослойных структур, можно уменьшить габариты в 5-7 раз. Суть технологии заключается в расположении полосковых и микрополосковых СВЧ элементов по принципу объёмных интегральных схем, в несколько этажей.
Основные преимущества использования многослойных структур СВЧ: -возможность реализации сложных СВЧ структур в одном модуле; -массогабаритная минимальность.
Основные проблемы использования многослойных структур СВЧ: -взаимное влияние соседних слоев модуля друг на друга; -использование межплатных соединений; -высокая точность изготовления.
Пример реализации делителя мощности по многослойной технологии Делитель мощности- СВЧ модуль у которого с N входов сигнал поступает на М выходы в определённых фазово-амлитудных пропорциях. Рассмотрим матрицу Батлера, реализованную по
микрополосковой технологии, а затем - эквивалент, реализованный по многослойной технологии, и сравним их характеристики (как массогабаритные, так и фазово-амплитудные).
На рис.1. представлена матрица 4*4. Основным элементом устройства являются направленные ответвители на полосковых линиях с лицевой связью. Входные плечи матрицы указаны цифрами 1,2,3,4. Выходные - цифрами 5,6,7,8. Ответвители имеют разную величину связи между полосковыми линиями (4,8 дБ, 6 дБ), поэтому в зависимости от того с какого входа на какой выход пройдёт сигнал, величина его будет строго определенной.
Рисунок 1 - Делитель мощности, реализованная по микрополосковой технологии
Данный модуль имеет следующие характеристики: -Размеры (длина*ширина*высота) без корпуса, мм: 200*200*10; -Погрешность деления сигнала (амплитуда), %: 5; -Погрешность деления сигнала (фаза), град: ±10;
-Величина КСВН (Коэффициент стоячей волны по напряжению) не более, раз: 1,25; -Общий вес без корпуса, кг: 1-1,2; -Срок службы, лет: до 15;
На рис. 2 представлен делитель мощности, реализованный по многослойной технологии. Входные плечи матрицы - 1,2,3,4. Выходные плечи - 5,6,7,8. В устройстве использована связь между микрополосковой и щелевой линией.
Рисунок 2 - Делитель мощности, реализованный по многослойной технологии
Для удобства восприятия модели диэлектрик изображён как прозрачный материал. Получение определённых соотношений амплитудных значений выходных сигналов обеспечивается сложной связью полосок - щелевой линией -полосок. Величина связи обеспечивается размером щели, местоположением полосковых линий по отношению к щели. Несмотря на кажущуюся простоту, модель требует скрупулёзного расчёта, а потом реализации с высокой точностью (погрешность размещения полоска относительно щели>0.2 мм, а также погрешность ширины щели >0.05 мм может привести к неправильной работе модуля).
Данный модуль имеет следующие характеристики:
-Размеры (длина*ширина*высота) без корпуса, мм: 50*50*15;
-Погрешность деления сигнала (амплитуда), %: 5;
-Погрешность деления сигнала (фаза), град: ±5;
-Величина КСВН (Коэффициент стоячей волны по напряжению) не более, раз: 1,2;
-Общий вес без корпуса, кг: 0,8-1;
-Срок службы, лет: нет данных;
-Количество слоёв 3.
Расчёт конструкции делителя мощности на многослойной технологии
Для расчёта вышеописанных устройств использовались методики, приведенные в [4] и специализированные САПР. Основной задачей расчёта является получение направленного ответвителя (Рис.3). Данный ответвитель представляет собой три связанные линии (полосковая, щелевая, полосковая линии).Можно выделить три основных этапа расчёта: подбор необходимого волнового сопротивления для каждой из линий по отдельности и в комплексе, подбор длин рабочих частей для щелевой и полосковой линий, определение взаимного расположения линий передачи.
Рисунок 3 - Направленный ответвитель, реализованный по многослойной технологии
Линия L1 и L2 имеют на входах волновое сопротивление 50 Ом, в области щели волновое сопротивление должно быть другим, рассчитать его можно через четную и нечетную волну, методика приведена в [3,4]. Также можно использовать нижеописанную методику. Формула волнового сопротивления имеет вид:
^0 =
3 Qjc К'{к)
(1)
К
где к = К - полный элептический интеграл первого рода; W-ширина проводящей линии; Ь-
расстояние до металлизации;
(2)
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №02-1/2017 ISSN 2410-6070_
Подробно о методике расчёта проводящих линий можно узнать из источников [4,5,6]. На практике для расчёта волнового сопротивления проще использовать специальное программное обеспечение: ImpedanceCalculationв CSTMicrowavestudio или Txline в AWR.
Таким образом, выполнено проектирование матрицы Батлера по полосковой и многослойной технологии. Сравнили характеристики обоих модулей. Матрица, спроектированная по многослойной технологии, получилась значительно компактнее и легче, хотя она требует скрупулёзного расчета и реализации с высокой точностью.
Список использованной литературы:
1. Лаврентьев Б.Ф. Аналогова и цифровая электроника/Б.Ф. Лаврентьев. -Йокшир-Ола: Цифровая электроника, 2000 - 158 с.
2. Кечиев Л.Н. Проектирование печатных плат для цифровой быстродействующей аппаратуры/ Л.Н. Кичаев.
- М. ООО «Группа ИДТ», 2007.
3. Пименов В.Ю. Техническая электродинамика/ В.Ю. Пименов, В.И. Вольман. - М.: Радио и Связь, 2000. -536 с.
4. Нефёдов Е.И. Полосковые линии передачи/ Е.И. Нефёдов, А.Т. Фиалковский. - М.: Наука, 1980. - 312 с.
5. Молорадский А. Г. Проектирование и расчёт СВЧ элементов на полосковых линиях/А.Г. Молорацких, Л.Р. Явич. - Ульяновск: 2001 - 129 с.
6. Воскресенский Д.И. Антенны и устройства СВЧ. Проектирование ФАР/ Под. Ред. Д. И. Воскресенского.
- М.: Радио и связь, 1981. - 431 с.
© Дударев Н.В., Дударев С.В., 2017
УДК 621.886 (088.8)
Елесина В.В.
магистрант 2 курса ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова»
г. Магнитогорск, РФ
Пыхтунова С.В.
канд. техн. наук ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова»
г. Магнитогорск, РФ
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ КРЕПЕЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ (ПОЛЕЗНЫЕ МОДЕЛИ РФ)
Аннотация
Представленная статья посвящена теме «Крепёжные изделия». Авторами проведен анализ опубликованных охранных документов по данной теме за период 2000-2016 гг. В статье приведена классификация изобретенных дюбелей по составу, материалу, строению и области использования.
Ключевые слова
Дюбель, классификация, патентный поиск, полезные модели, область использования.
Динамично развивающиеся строительная и машиностроительная отрасли повышают спрос на крепежные изделия. В настоящее время изделия этого вида, поставляемые на внутренний рынок из стран Юго-Восточной Азии, таких как Южная Корея, Тайвань, Китай и др., составляют конкуренцию российским производителям.
Для получения информации о развитии данного направления авторами проведен патентный поиск опубликованных охранных документов РФ за последние шестнадцать лет. В результате поиска выявлено более 70 патентов на изобретения [1, с. 29] и полезные модели (рис. 1 - 35).
