CC BY
7
№ 11 (116)
AunÎ
/Ш. TE)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ноябрь, 2023 г.
РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
ПОСТРОЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ И РАБОЧЕГО ЗАТУХАНИЯ СВЧ
МОСТОВЫХ УСТРОЙСТВ
Ки Фам
канд. техн. наук, Кафедра радиотехники Университета связи,
Вьетнам, г. Нячанг E-mail: [email protected]
Шон Ле Ван
канд. техн. наук,
Ракетный факультет ПВО - Военно-воздушная академия,
Вьетнам, г. Ханой
Зыонг Нгуен Хак Хоанг
аспирант,
Иркутский национальный исследовательский технический университет, РФ, г. Иркутск
DEVELOPING REFLECTION COEFFICIENT AND ATTENUATION PARAMETER
OF MICROWAVE BRIDGE DEVICES
Ky Pham
The degree of doctor in electronics engineering, Department of Radio Engineering, Telecommunications University,
Vietnam, Nha Trang
Son Le Van
The degree of doctor in technical sciences, Missile faculty, Air Defense - Air Force Academy,
Vietnam, Ha Noi
Duong Nguyen Khac Hoang
Irkutsk National Research Technical University,
Russia, Irkutsk
АННОТАЦИЯ
В данной статье сформирована компьютерная программа в среде Mathcad, Matlab для расчета и построения графика зависимости коэффициента отражения Гх и рабочего затухания b от частотной расстройки при изменении значений К».
СВ
ABSTRACT
A computer program has been developed in the Mathcad, Matlab application for calculating and plotting the reflection coefficient at the input G and the attenuation parameter b depending on the frequency detuning at various values of
Ksv .
Ключевые слова: Матрица рассеяния, мостовое устройство, связь линий. Keywords: Scattering matrix, bridge device, line connection.
Библиографическое описание: Фам К., Ле В.Ш., Нгуен Х.Х. ПОСТРОЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ И РАБОЧЕГО ЗАТУХАНИЯ СВЧ МОСТОВЫХ УСТРОЙСТВ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 11(116). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/16241
№ 11 (116)
A UNI
¿Ж ТЕ)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ноябрь, 2023 г.
В настоящее время мостовые устройства предназначены для суммирования мощностей множества сигналов и деление одного на два или много сигналов. Такие рассмотренные устройства можно разделить на два основных типа: квадратурные и синфазные [1]. Фазы суммированных сигналов квадратурных
устройств сдвинуты на ^2, а фазы синфазных
устройств - одинаковы. Анализ основных свойств двух данных устройств путём формирования соответственной матрицы рассеяния параметров [2, 3].
А 1 —
0,25Ад
И
N1/2 _
0,25А,
0,707р
0,707р —^-
а)
■ 3 -Р
4
w
w
< 0,25АЛ >
б)
Рисунок 1. Два основных мостовых СВЧустройства квадратурного типа
На рисунке 2 составлены восьмиполюсники, где каждый из различных входов данного устройства связан с двумя другими и развязан с третьим. При ситуации один сигнал подведен к другому из входов,
как на рисунке (2,а) восьмиполюсник является делителем мощности. На рисунке (2,б) когда одновременно возбуждены два входа, данный восьмиполюсник является суммированием из двух сигналов.
U
1пад
и
Зпад
и
2пад
и
4пад
и
1отр
и
Зотр
и
2отр
и
4отр
а) б)
Рисунок 2. Мостовые устройства для делителя и суммирования мощностей
Рассмотренные основные свойства разновидности многополюсника путём анализа и описания следующей матрицы рассеяния, которая в рассматриваемом случае принимает следуюший вид:
[ ^ 1=
'13
14
23
'24
S13
23 0 0
14 24 0
(1)
S - параметры матрицы рассеяния (1) позволяют рассчитать и оценить рабочие характеристики устройства. В каналах 3 и 4 (рис.2) возникающие
затухание или ослабление по отношению к сигналу из каналов 1 и 2 определяются по следующей формуле [2]:
bi3 = 10lgA = -20lg(|S|); ^14 = 10lg(p) = -20lg(|S14I)
(2)
1
4
S
3
2
1
3
1
3
4
4
2
2
№ 11 (116)
A UNÍ
¿Ж ТЕ)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ноябрь, 2023 г.
Рассмотренный идеальный случай, матрица рассеяния (1) мостового устройств на связанных микрополосковых линиях принимает следующий вид:
Где:
[ * ] =
0 0 у 8
0 0 8 у
у 8 0 0
8 у 0 0
jKCB sin О
(3)
yjl - K2СВ cosO + j sin О
8 =
(4)
в = 2/Ь/Яд - фазовый угол; Ксв - коэффициент связи; Ь - протяженность области связи линий;
X - длина волны.
В мостовом устройстве Ксв принимает значение Ксв = 0.707. На центральной частоте когда в = я/2, у = 1Д/2 и § = - у Д/2 параметры (2) определяются по следующей формуле:
Ь13 = C01g(T7 ) ; Ä.4 = C01g(
K
СВ
JT-K
(5)
y¡\ -K2CB cos0 + jsinO
U10TP = yU30TP + 8U40TP, Г1 = U10Tp/U:
30TP
U3 ПАД =Уи
Свойства мостового устройства определяются путём составления и решения следующей системы уравнений:
1ПАД
U2ПАД = 8U30TP + yU4ОТР , Г2 = UCOTP!UCПАД 1ПАД + 8UC0TP , Г3 = U30TP/U3ПАД U4 ПАД = 8и1ПАД + yUC0TP, Г4 = U
(6)
40TPlKJ 4ПАД
В результате решения данной системы (6) коэффициент отражения получен:
Г1 = иютр1и\шд , полУчим:
2 2 2 2 2 Гз + 8 Г4 - (Г -8 ) Г2Гз Г4
1 1--2-2- (7)
1 - (8 Г3 +Г Г4)Г2
При подключении нагрузки ко второму входу (рис.2,б) Г2 = 0 и разомкнутых полюсах 3 и 4, т.е.
Г3 = 1 и Г4 = 1, получим выражение из (7) для модуля коэффициента отражения по входу 1 с учетом (3), (4), (5):
2 1 - KCB (1 + sin20) (8)
Г = у2 + 82 =
(1 - KCfí)cos20 + sinC О
Итак выражение для рабочего затухания ( дБ ) из (8) получим:
.2.
b = 101g(1/(1 -Г1|2)
(9)
На частототном значении /0 при в = я/ 2 из (10) и (11) получим:
= 1 - 2К2СВ, Ь = 20^/2КСВ41 -Ксв) (10)
Фаза, которая зависит от частот определена выражением:
IttJ
0=±р=0.541+<р ///„)]
(11)
где А f = f — f0 - отклонение частоты относительно ^.
Результаты расчета характеристик квадратурного устройства на связанных микрополосковых линиях показаны на рис.3, где Кгд коэффициент связи;
x относительное изменение
частоты △f; G1 коэффи-
/о
циент отражения по входу; B рабочее затухание.
1
0
у
AunI
/Ш. ТЕ)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ноябрь, 2023 г.
0.95
G1(x) 0.9
0.85
0.8
30
20
B(x)
10
- 1 1
0.875 G1(x) 0.75 0.625 0.5
- 0.5
0.5
-1
а) При KCB = 0.3
к
±
30
20
B(x)
10
0.5 0
x
0.5
б) При KCB = 0.6
1
0.75 G1(x) 0.5 0.25 0
30
20
B(x)
10
- 1 - 0.5 0 0.5 1
x
в) При Ксв = 0.707 Рисунок 3. А ЧХ квадратурного устройства
1 - 0.5 0 0.5
x
0
- 1 - 0.5 0 0.5 1
x
Выводы. Полученные графики значений отражения С\ и затухания В от частотной расстройки на рисунке 3 имеют вид рабочего затухания полосового фильтра. В данной статьи составлена программа в среде МаШаЪ для определения и
составления графиков коэффициента отражения Гх
и рабочего затухания Ь в зависимости от частот х при изменении значений К .
0
1
1
Список литературы:
1. Стукалова С.Б. Радиотехнические цепи и сигналы: учебник/ под ред.- М.: ИД Академии Жуковского, 2020. -240 с.
2. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1986. - 512 с.
3. Маттей Г.Л., Янг Л., Джонс Е.М.Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. Перевод с англ. под ред. Л.В. Алексеева, Ф.В. Кушнира. - М.: Связь, 1972. - 496 с.
