Устройства СВЧ и Антенны (Д.И. Воскресенский и др) (Устройства СВЧ и антенны. редакция Д.И. Воскресенский), страница 10

Колыснальззые волионоды а, =27,3,/с,!8812, а„= 1б,бй„(с, з(У (1 + 81'з) (й !и(;1гг) где тйб — тангенс угла диэлектрических потерь;1 — частота колебаний в ГГп (! П и = - !б'Г,). (3!2) 41 На практике наибольшее распространение имеет круглый коакснальный аслновол, илн просто коаксиал, поперечное сечение которого показано на рнс. 3.8.

Пространство между внешним и внутренним проводниками может быть заполнено возлухом или другим диэлектриком с относительной диэлектрической проннцасмостью л, . Основной является волна типа 2г, Т (поперечная электромагнитная волна), структура снло- 2~ 2 вых линий которой показана на рнс. 3.8 Волновое сопротивление для Т -волны определяетсв формулой й'=138!8(» 1П)1 Iс, . Чтобы все высшие типы волн нахо- Е лились в закритическом режиме, необходимо выполнение условия л (г, "; г, ) < Я . (3.11) Н Потери и в коаксиапьном волноводе склалываются из потерь в диэлектрике а„и потерь в проволниках х„: рнс.3.8.палеречнаессчснне а=а, +и„. Значок я а, и гг (дб(м) могут быть найдены и стРУктУРаснаавыл лнн ксаксиачьнсге всянавсда из соотношений Максимальная мощность (Вт), передаваемая по коаксналу в режиме бегущей волны, определяется соотношеннем Р 4 Е гз !п(г,1гз)/120.

Лопустнмая мощность определяется из (3.10). На рис. 3.9 представлены зависимости затухания, допустнмой передаваемой мощности и волнового сопротивления коакснала от атношсння г (В . Из графнкав слеРнк 3.9. зависимость эатухання дугл что лля уменьшсння потерь н увелнчедопустамай передаваемой мошностн ння пропускаемой мощности желательно а аоллаеага сопратнвлеюы каакснала пропорционально увелнчнвать размеры г н ог атнакэення грез г,. Эта увеличение ограничивается условнем аднаволнавостн коаксиала (8.11). Оптимальное соотношение раднусоа проводннков коакснала (» (гз = 3,6), обеспечнвает минимальные потери прн мюшмьльном волновом сопротивлении гу =100 Ом.

Прн г(» =1,б5 обеспечивается макснмааьная электрнческая прочность прн Ию = 30 Ом. В качестве стандартных выбраны следующие значення волнавых сопротнвленнй коаксналов: 50, 75, 100 н 150 Ом. 3.4. Полосковые липин На практике наибольшее распространение ная полосковые линии, геометрия поперечных Р не. ЗЛ 1. Заенсамасть затнааога со прагана елня снмметрачлав полОсковой лнпнн ст ширины полоски лрк рээлачных размерах экрана Рнс. ЗЛО. Поперечные сеченая полосковых валяй а — саммегрнчкаа, а — аееиааегричнаа имеют симметрнчная н неснмметрнчсечений которых препставлена на рнс. 3.10. Пространство между пластннаын пало<калай ляпни мажет быть заполнено воздухом нлн другим днэлектриком. Основной волной является волна типа Т, структура силовых лнннй которой по клюна на рнс. 2.3. Для существованнл только волны чипа Т в симметричной полосковой лннвн лояжнм быль выполнены условия Ь < 2/(29(е„) н ж ь044Ь < 2)((29Гл,) . Для несичмстрнчной полосковой линни УсловиЯ имеют анд Ь < 2)Г(дз)ещ ) и ж < 2/(4,)ещ ) .

Волновое сапротнвленне полосковой линии сложным образом завнснт от ее геометрических размеров н зта заансныость в элементарных функцнях не выражается. Ыа рнс. 3.1 ! представлена зависимость волнового сопротнвлсння снмметрнчнай идеально проводящей полосковой линии от отношения ж/Ь при г = О. Параметром графиков является нормированная ширина пластины с1Ь . Из графиков следует, что если о/Ь >и/Ьад,5, то точное значение волнового сопротивления при конечном рюмсрс пластивы а отличается менее чем на 1% от волнового сопротивления при а = го . Учет толщины полоски Г лрн определении характеристического сопротивления линии ндлюстрируется рнс.

3.12, 3.13. Используя серию графиков, представленных на этих рисунках, можно опредегшть волновое сопротивление линии по заданным размерам или находить геометрические размеры линии по заданному волновому сопротивлению. Рис. ЗЛЗ. Зависимость эолиовапэ сопротивления симмсгричиой полосковой линии аг ширины полоски лри рэээичион сс толщине Рис. 3.12. Зависимость толщины полоски от ее шарипы при фиксированном волновом сопротивлении Рис. 3.15.

Зависимость залпового сапративхеиия несимметричной паэасксеай линии от ширины полоски лри различной се толщине Рис. ЗЛ4. Зависимость еалиаэага сопротивлеэия иесиммегричисй лалосковай линии ат ширины полоски лри различных размерах экрана Зависимости волнового сопротивления несимметричной полосковой линии от отношения ж(Ь лля тонкой полоски ( = О представлены на рис 3 14, а для полоски конечной толщины ( ай — на рис 3 !5 Потери а полосковых линий складываются, как и а коаксиальном волноваде, из потерь а Лиэлектрике а, и потерь в проводниках а„: а = а, +а„. Значения а, и а„могут быль найдены из соотношений, приведенных, например, в (7). Графики, представленные на рис. 3.11-3.15, взяты из этой книги. Следует отметить, что предельная мощность, передаваемая по полосковым линиям, существенно меньше мощности, передаваемой по полым н коаксиальным волноводам.

Это объясняется значительной концентрацией энергии поля вблизи края полоски, малым зазором между полоской и экраном, рассеянием мощности в диэлектрике линии, а также мыой шириной полоски. 3.5. Соединения линий передачи СВЧ Д(ш сборки н разборки элементов траки СВЧ они оснащаются специальными разъемами или соединительными устройствами. Такие разъемы должны обеспечивать надежный электрический контакт между соединяемыми устройствами.

Они не должны снижать электрическую прочность тракта и вносить значительные отражения в тракт. Кроме того, разъемы должны обеспечивать иеобходииый уровень электрогерметичности тракта, т,е. минимальный уровень излучения электромагнитных волн из места соединения линий перепачн. В волноводных трактах применяют два типа соединений: контактное и дроссельно-флаицсвое. Контаатное соединение может быть неразъемным и разъемным.

Неразъемнае соединение волноаодов осуществляется с панелью внешних муфт, надеваемых на место соединения с последующей сваркой нли пропайкой (рнс. 3.16,а). Разъмное контактное соединение выполняется в виде гладких фланцев, прнпаиваемых к концам волновада (рис. 3.!б,б). Направляющие штифты обеспечивают необходньгую точность установки волноаодов. Фланцьг имеют отверстия, через которые с помощью болтов осуществляется стягивание соелинения. Для улучшения контакта и обеспечения электрогерметичнасти между соединяемыми волноводами помещают тонкую контактную прокладку, выполняемую из бериллиевой бронзы.

Края этой прокладки, примыкающие к стенкам волноаада, рассечены и отогнуты в разные стороны. При необходимости герметизации тракта используют также резиновые проклщки. Контактное разъемное фланцсвое соединение обеспечивает (Г! < 0,1 в рабочей полосе частот валновода. Дроссельно-фланцевое соединение обеспечивает надежный контакт между соединяемыми волноаодами электрическим путем.

Такое соединение показано на рис. 3. 17,а и отличае юя от контактного наличием кольцевой канавки во фланде глубиной й шириной у, и радиальной проточки с размером ( н шириной т. Канавка представляет собой короткозамкнутый коаксиал, в катаром возбуждается волна Нп, а радиальная проточка- участок так называемого радиального волноаода, Структура силовых линий электрического поля в волноводе и канавке с волной Нп показана на рис. 3.17,б. На рис.

3.17,е прсдставлена эквивалентная схема дроссельно-фланпевого соединения. Место механического контакта на этой схеме отмечено стрелкой. дроссельная канавка вместе с радныьной проточкой представлена на эквивалентной схеме как два последовательно включенных короткозамкнутых шлейфа. Чтобы вхолнос сопротивление этих шлейфов иа рабочей частоте равнялось нулю, необходимо взять их обгцую длину Ак12, а меха. нический контакт расположить а нуле тока, т.е, на расстоянии дк14 от короткозамыкаюшей перемычки. Таким образом, глубину канавни г1 следует взять равной дл 14, а размер проточки 1 = л14.

Диапазонность дроссельного соединения увеличивается, если у > л Обычно у = (2...5)г. Дроссельно фланцевые соединения обеспечивают ~Г(< 0 о! а полосе частот 20сш. Рнс Злб. Саввинские велноволов: а — ксразъсннос контактное, о — разьемнос контактное; в — контактное с пружинящей прокладкой (1 — ансон, 1 — щаакяа юмгеш 3 — калев яямщия штифт.

з — асят, з — кснеяонм нрскяяя«в, 6- реэнневая сгещслнз) Рнс. 3.17. Дросссльна-фланцсвос соединение волноволое: с — конструкция соединения, б — структура электрического полн я соединении, а — эквивалентная схема соединения В коаксиальных трактах в качестве соединений используют высокочастотные разъемы штепсельного типа. При этом с одной стороны соединяемых коаксиалов размещается штыревой контакт, а с другой сюРоны — гнездовой. На практике находят применение различные типы коаксиальных высокочастотных разъемов. Пример конструкции одного нз ннх приведен на рис. 3.18.