ПОСТРОЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ И РАБОЧЕГО ЗАТУХАНИЯ СВЧ МОСТОВЫХ УСТРОЙСТВ

АННОТАЦИЯ

В данной статье сформирована компьютерная программа в среде Mathcad, Matlab для расчета и построения графика зависимости коэффициента отражения  и рабочего затухания  от частотной расстройки при изменении значений .

ABSTRACT

A computer program has been developed in the Mathcad, Matlab application for calculating and plotting the reflection coefficient at the input  and the attenuation parameter b depending on the frequency detuning at various values of .

Ключевые слова: Матрица рассеяния, мостовое устройство, связь линий.

Keywords: Scattering matrix, bridge device, line connection.

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 , а фазы синфазных устройств - одинаковы. Анализ основных свойств двух данных устройств путём формирования соответственной матрицы рассеяния параметров [2,3].

Рисунок 1. Два основных мостовых СВЧ устройства 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.

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)

- 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]:

;            (2)

Рассмотренный идеальный случай, матрица рассеяния (1) мостового устройствв на связанных микрополосковых линиях принимает следующий вид:

                                                 (3)

Где:  ;

                           (4)

- фазовый угол; - коэффициент связи;  - протяженность области связи линий; - длина волны.

В мостовом устройстве принимает значение . На центральной частоте когда ,  и параметры (2) определяются по следующей формуле:

;                                      (5)

Свойства мостового устройства определяются путём составления и решения следующей системы уравнений:

                          (6)

В результате решения данной системы (6) коэффициент отражения получен:

, получим:

                                  (7)

При подключении нагрузки ко второму входу (рис.2,б)  и разомкнутых полюсах 3 и 4, т.е.  и , получим выражение из (7) для модуля коэффициента отражения по входу 1 с учетом (3), (4), (5):

                                  (8)

Итак выражение для рабочего затухания () из (8) получим:

                                              (9)

На частототном значении  при  из (10) и (11) получим:

,                               (10)

Фаза, которая зависит от частот определена выражением:

                                       (11)

где  – отклонение частоты относительно .

Результаты расчета характеристик квадратурного устройства на связанных микрополосковых линиях показаны на рис.3, где  коэффициент связи; x относительное изменение частоты ;  коэффициент отражения по входу;  рабочее затухание.

а) При 

б) При

в) При

Рисунок 3. АЧХ квадратурного устройства

Выводы.  Полученные графики значений отражения  и затухания  от частотной расстройки на рисунке 3 имеют вид рабочего затухания полосового фильтра. В данной статьи составлена программа в среде Mathlab для определения и составления графиков коэффициента отражения  и рабочего затухания  в зависимости от частот х при изменении значений .

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. - 512с.
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.