Sprzęgacze


Sprzęgacze mikrofalowe

Sprzęgacze są układami wielowrotowymi (min. 4 wrota)

Podstawowe parametry sprzęgaczy:

(sprzężenie)

(izolacja)

(kierunkowość) D = I[dB] - C[dB]

Najczęściej używanymi sprzęgaczmi są sprzęgacze na liniach mikropaskowych:

  1. gałęziowe

B) pierścieniowe

C) sprzęgacze na liniach sprzężonych

D) 3dB/900 Lange'a

Poniżej przedstawione zostały podstawowe struktury pierwszych trzech sprzęgaczy.

Sprzęgacze gałęziowe

Przykład 1

Zaprojektować sprzęgacz gałęziowy o równomiernym podziale mocy tak, aby wrota 2 i 3 były wrotami sprzężonymi, a wrota 4 izolowane. Jakie jest przesuniecie fazy pomiędzy wrotami sprzężonymi?

Schemat układu pobudzonego w fazie (++)

Dla częstotliwości środkowej θ = 900

W dalszej analizie założymy, że wszystkie impedancje są zredukowane do Z0, czyli Z0 = 1

Wyznaczamy macierz łańcuchową A++

Schemat układu pobudzonego w przeciwfazie (+ - )

Wyznaczamy macierz łańcuchową A+-

Chcemy , żeby sprzęgacz był dopasowany, więc Skk = 0 dla k=1,2,3,4

S11 = 0 gdy α = 0 lub β = 0

Chcemy również, żeby izolacja sprzęgacza S41 = 0:

Wrota sprzężone:

Z zależności tych wynika , że wrota sprzężone są przesunięte w fazie o 900

Wyznaczając |S31| , |S21| oraz uwzględniając związek pomiędzy impedancjami Z1 i Z2 po prostych przekształceniach otrzymamy:

Przy równomiernym podziale mocy więc Z2 = 1

Przykład 2

Korzystając z wyników przykładu 1 wyznaczyć impedancje Z1 i Z2 tak żeby we wrotach sprzężonych był nierównomierny podział mocy.

Ponieważ to jeżeli założymy, że moc dochodząca do wrót 2 jest k2 to Z1 = k.

Musi być spełniony warunek ⇒

Sprzęgacz zbliżeniowy

Schemat układu pobudzonego w fazie (++) Schemat układu pobudzonego w przeciwfazie (+ -)

Parametry sprzęgacza:

Po przekształceniach otrzymujemy:

Z zależności tej wynika, że jeżeli Z0e Z00 = 1 to dla każdego θ S11 = 0

Korzystając, z tego warunku zależności na S11e,S12e, S110, S120 możemy zapisać następująco:

S11e = - S110

S12e = S120

Ponieważ , więc wrota 3 są wrotami izolowanymi i dla każdego θ, S13 = 0.

Wprowadzając oznaczenie oraz korzystając z warunku, że Z0e Z00 = 1

możemy wyznaczyć:

z zależności tych wynika że wrota sprzężone są przesunięte w fazie o 900 oraz dla częstotliwości środkowej (θ = 900 ) otrzymujemy S14 = jk ; k - jest więc współczynnikiem sprzężenia.

Poniżej w tabeli zostały przedstawione wymiary paska i szerokość szczeliny dla laminatu teflonowego oraz ceramiki (wysokość h = 1mm) dla różnych sprzężeń. Jak widać zrealizowanie silnego sprzężenia jest praktycznie niemożliwe. Tego typu sprzęgacze są wykonywane dla słabych sprzężeń.

k [dB]

6

10

12

15

20

k

0.5

0.316

0.251

0.178

0.1

εw = 2.45 w[mm]

s[mm]

1.8

0.009

2.4

0.1

2.6

0.2

2.8

0.5

2.9

1.2

εw = 10 w[mm]

s[mm]

0.59

0.07

0.8

0.3

0.86

0.46

0.91

0.75

0.9

1.3

Przykład

Wyznaczyć jak zmieni się sprzężenie sprzęgacza 10dB i 20dB w paśmie fmax/fmin = 2.

W tym paśmie θmax = 1200 , θmin = 600.

dla sprzęgacza 10dB , k = 0.316 dla 20dB , k = 0.1

Jeżeli podstawimy te wartości do wzoru to dla θmax = 1200 otrzymamy odpowiednio 11.1dB, 21.2dB.

Dla θmin = 600 wynik jest identyczny.

Realizacja sprzęgaczy o silnym sprzężeniu

Najpopularniejszy i najczęściej stosowany jest sprzęgacz zaproponowany przez Lange'a.

Składa się on z N pasków odpowiednio połączonych (N-parzyste).

Parametry sprzęgacz możemy obliczyć z następujących zależności:

Przykładowe realizacje sprzęgacza Lang'a dla N = 4.

Inny sposób realizacji sprzęgacza o silnym sprzężeniu polega na odpowiednim połączeniu dwóch sprzęgaczy. Sposób połączenia dwóch jednosekcyjnych sprzęgaczy zbliżeniowych przedstawiono na rys. poniżej.

Sprzęgacze są tak połączone, że wrota sprzężone sprzęgacza I są połączone z wrotami głównymi sprzęgacza II a wrota główne sprzęgacza I z wrotami izolowanymi sprzęgacza II. Przy takim połączeniu wrota główne sprzęgacza II stają się wrotami sprzężonymi tak powstałego sprzęgacza. Jest to tzw. połączenie tandemowe dwóch sprzęgaczy.

Macierz rozproszenia idealnego sprzęgacza wyraża się zależnością:

W celu wyznaczenia sygnałów we wrotach 2' i 3' tak powstałego sprzęgacza należy utworzyć transmisyjną macierz rozproszenia .

Np.

0x01 graphic

Mnożąc, transmisyjne macierze rozproszenia sprzęgacza I i II otrzymujemy:

0x01 graphic

W tak powstałym sprzęgaczu wrota 3' są wrotami sprzężonymi.

Sprzężenie tego sprzęgacza wynosi: . Tak więc, żeby wypadkowe sprzężenie sprzęgacza wynosiło Cw , pojedyncze sprzęgacze muszą mieć sprzężenie . Z zależności tej wynika, że chcąc uzyskać sprzęgacz 3dB, pojedyncze sprzęgacze muszą mieć sprzężenie C = 8.34dB.

Poniżej w tabeli przedstawione są szerokości paska i szczeliny dla kilku wersji sprzęgacza Lange'a wykonanego na laminacie o εw = 2.2

h

N = 4 -

pojedynczy

N = 6 -

pojedynczy

N = 4 -

tandem

[mm]

w

s

w

s

w

s

0.508

0.24

0.027

0.111

0.069

0.4

0.2

1.58

0.77

0.085

0.344

0.214

1.24

0.62

Technika mikrofalowa - Sprzęgacze mikrofalowe 8

Jolanta Zborowska



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Przekladnie i sprzegla
Sprzęgła
Pomoc SPRZĘGŁA
Charakterystyka sprzęgła hydrokinetycznego przy stałej prędkości
Mathcad Sprzeglo id 287200
sprzęgło, Samochody i motoryzacja, silniki spalinowe,
sprzeglo dobre
sprzeglo
Sprzęgło sztywne z?zpiecznikiem
04 Sprzęgło
8 Walek Lozyska Sprzegla id 471 Nieznany
03 Sprzeglo
ZMIANA KONSTRUKCJI SPRZĘGŁA NAPĘDU PRZEDNIEGO MOSTU W CIĄGNIKACHpdf (2)
INSTRUKCJA REGULACJI NIEZALEśNEGO SPRZĘGŁA WŁĄCZANIA WOM W (2)
Dobór łożysk i sprzęgieł
Sprawozdanie Pkm Sprzęgło
Sprzęgło podatne 2
Sprzęgacz kierunkowy Lange
tinkas Sprzęgacze2 sprawozdanie

więcej podobnych podstron