Линий передачи (стр. 1 из 8)
№6159 2,5 п.л. 338
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЭЛЕМЕНТЫ РАДИОЧАСТОТНЫХ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ
Учебно-методическое пособие по курсу «Устройства СВЧ и антенны»,
для студентов всех форм обучения радиотехнических специальностей
Рассмотрено на заседании кафедры
«Радиотехники и защиты информации»
Протокол № 8 от 04.03.2007г.
Утверждено на заседании учебно-
издательского Совета ДонНТУ
Протокол № 6 от 24.04.07г.
Донецк - 2007
П-19
УДК 535-12(076.5)
Составители: доцент, к.т.н. В.В.Паслен, ассистент Е.С.Нестругина
Элементы радиочастотных линий передачи: Учебно-методическое пособие по курсу «Устройства СВЧ и антенны» / В.В.Паслен, Е.С.Нестругина. - Донецк: ДонНТУ, 2007 - 40с.
Рассмотрены элементы основных типов линий передачи, применяемые при проектировании радиочастотных трактов: соединители, согласующие устройства, преобразователи типов колебаний, вращающиеся сочленения. Изложены принципы действия, связь конструктивных и электрических параметров. Материал пособия может быть полезен при изучении курсов «Электродинамика и распространение радиоволн» и «Техническая электродинамика».
Библиогр.: 9 назв., Рис. 30. Табл. 2., Прил. 2.
Рецензент: декан факультета «Компьютерных информационных технологий и автоматики» ДонНТУ, доцент, к.т.н. А.В.Хорхордин.
Подготовлено кафедрой "Радиотехника и техническая защита информации".
© "Донецкий национальный технический университет – ДонНТУ”, 2007
Содержание
Список сокращений .......................................................................................... .4
1.Классификация элементов линий передачи……………………………………...5
2.Соединители линий передачи СВЧ………………………………………………5
2.1. Назначение коаксиальных соединителей……………………………………5
2.2. Обозначение соединителей…………………………………………………...7
2.3. Неподвижные соединители…………………………………………………..8
2.4. Подвижные соединители…………..………………………………………...10
2.5. Вращающиеся соединители………………………………………………….11
3. Переходы между линиями передачи различных типов…………………….....15
3.1. Коаксиально-волноводные переходы………….…………………………………16
3.2. Переходы от прямоугольного волновода к круглому………………………18
3.3. Коаксиально-полосковые переходы……………………………...…………19
3.4. Волноводно-полосковые переходы……………………...…….……………20
4. Переходные секции в волноводах………………………………………………20
4.1. Волноводные уголки (повороты) и изгибы…………………………………..21
4.2. Волноводные скрутки……………………...…………………………………22
5. Отражающие препятствия в волноводных трактах……………………………22
5.1. Волноводные стыки………………………………………………...………..23
5.2. Волноводные диафрагмы……………………………………………………23
5.3. Индуктивный штырь……………………………………….……………….24
5.4. Емкостный штырь…………………………………...………………………24
6. Согласованные нагрузки………………………………………………………..25
6.1. Волноводные согласованные нагрузки………………………………………25
6.2. Коаксиальные согласованные нагрузки…………………………………….26
7. Реактивные нагрузки…………………………………………………………….27
8. Металлические изоляторы для коаксиального тракта………………………...28
9. Методические указания………………………...……………………………….30
9.1. Выбор размеров сечения прямоугольного волновода…………………….30
9.2. Выбор размеров круглого волновода………………………………………31
9.3. Реализация согласующих элементов прямоугольного волновода. Волноводные диафрагмы………………………...…………………………31
9.4. Четвертьволновый трансформатор в жесткой коаксиальной линии передачи……………………………………………………………………...32
Список используемой литературы………………………………………………...33
Приложение 1……………………………………………………………………….34
Приложение 2……………………………………………………………………….39
Список сокращений
СВЧ - сверхвысокие частоты
КСВ - коэффициент стоячей волны
КСВН - коэффициент стоячей волны по напряжению
КБВ=1/КСВ - коэффициент бегущей волны
КМПП - коаксиально- микрополосковые переходы
f - частота колебаний
ZВ, ρ - волновое сопротивление
λ0 - длина волны в свободном пространстве
λкр - критическая длина волны
λв - длина волны в волноводе
λп - длина волны в линии передач
1. Классификация элементов линий передачи [1]
Реальная линия передачи (фидер) кроме участков регулярной линии содержит еще ряд элементов, предназначенных для соединения участков линий, согласования, переключения и т.д. Элементом линии передачи называют одиночное устройство, выполняющее одну функцию в данной линии передачи.
Основные элементы и их функциональные признаки:
· отрезки регулярных линий - предназначены для направленной передачи энергии;
· соединительные элементы - служат для соединения отрезков линий и устройств;
· согласующие устройства - служат для согласования линии передачи в целом или отдельных устройств с целью получения заданного коэффициента отражения;
· переключающие устройства - выполняют функцию временного соединения различных линий и устройств;
· фильтры - служат для селекции сигналов по частоте или по типам волн;
· делители и мостовые соединения - предназначены для деления, сложения и распределения мощности электромагнитных колебаний в многоканальных устройствах;
· фазирующие устройства - служат для поддержания или регулировки фазового сдвига.
Конструктивное выполнение и электрические характеристики элементов линий разнообразны. К основным параметрам, общим для всех элементов, относятся:
- электрическая прочность, показывающая предельно допустимую передаваемую мощность;
- коэффициент полезного действия или потери мощности в элементе, выражаемые в децибелах;
- ширина полосы рабочих частот (диапазон рабочих частот) – диапазон частот, в пределах которого основные характеристики устройства остаются неизменными или изменяются в заданных пределах.
2. Соединители линий передачи
2.1. Назначение коаксиальных соединителей [5]
Коаксиальный радиочастотный соединитель (рис. 1) представляет собой электромеханическое устройство, обеспечивающее механическое и электрическое соединение радиочастотных кабелей между собой или с микрополосковой линией, а также соединение частей устройства. Соединитель состоит из двух или более частей (вилки, розетки), образующих разъемное контактное соединение.
Переходная часть соединителя (разъем) – часть соединителя, предназначенная для сочленения и расчленения с вилочной и розеточной частями соединителя.
По своему назначению соединители делятся на:
· кабельные и приборно-кабельные соединители;
· кабельные сборки;
· вводы СВЧ - энергии, включая соединители для печатных плат;
· коаксиально – микрополосковые переходы (КМПП).
Рисунок 1 - Внешний вид соединителей
К соединителям предъявляются основные требования:
- возможность использования в радиочастотных трактах со стандартным волновым сопротивлением 50 Ом, 75 Ом;
- широкополосность, определяемая предельной верхней частотой, на которой еще сохраняются приемлемые параметры согласования;
- минимальная величина коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН);
- минимальные потери СВЧ-энергии;
- радиогерметичность;
- стабильность и воспроизводимость электрических параметров;
- устойчивость к механическим, климатическим и радиационным воздействиям;
- надежность;
- герметичность;
- сохранение параметров при многократных соединениях в процессе эксплуатации СВЧ.
В зависимости от требований к герметичности, корпуса соединителей изготавливают из нержавеющей стали, бериллиевой бронзы, латуни.
Внутренний проводник изготавливают из латуни или бериллиевой бронзы.
Для уменьшения прямых потерь СВЧ, повышения коррозиоустойчивости и обеспечения паяемости соединителей на внутренний и наружный проводники наносят гальванические покрытия. Лучшим покрытием является износостойкое золото, сплавы золота с кобальтом, никелем или сурьмой. Кроме золотого применяют покрытие гнездовых контактов сплавами: серебро – сурьма, палладий – никель, олово – висмут, «белая бронза» (медь – олово – цинк) и никель.
Изоляторы соединителей изготавливают из органических диэлектриков с низкой диэлектрической проницаемостью и малыми потерями: фторопласт, полиэтилен, полистирол, сополимеры САМ-Э и САМ -3, темплен и др.
Основными признаками классификации соединителей являются:
- предельная рабочая частота;
- назначение;
- особенности конструкции;
- механизм соединения с ответной частью;
- применяемый радиочастотный кабель;
- герметичность.
2.2. Обозначение соединителей [5]
В зависимости от производителя обозначения соединителей различны.
Например: СР-50-724ФВ, СРГ-50-716ФВ, СР50-11-3-4-47, СР-75-426ФВ, СРГ-75-716ФВ.
Обозначение соединителей СР-50-724ФВ, СРГ-50-716ФВ состоит из букв СР – соединитель радиочастотный или СРГ – соединитель радиочастотный герметичный. Через дефисы поставлены величины волнового сопротивления – 50 Ом и порядковый номер разработки данного соединителя. В конце обозначения указаны вид изоляции (Ф – фторопласт) и исполнение соединителя (В – всеклиматическое). По номеру разработки можно определить способ соединения пары соединителей. Номера с 101 по 500 и выше 700 означают резьбовое соединение, от 500 до 700 – безрезьбовое.