Дослідження стрічкової лінії

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дослідження стрічкової лінії

1.1 Мета роботи

Дослідження взаємозв'язку експлуатаційних параметрів стрічкової лінії передачі з характеристиками матеріалів, а також геометричними розмірами її складових частин.

1.2 Методичні вказівки по підготовці до виконання лабораторної роботи

Вивчити за допомогою рекомендованої літератури [1-3, 13] основні типи ліній передачі НВЧ у гібридно-плівковому виконанні: несиметрична й симетрична стрічкові лінії (НСЛ, ССЛ), мікрострічкова лінія (МСЛ), лінія з підвішеною підкладкою (ЛПП), щілинна й копланарна лінії (ЩЛ, КПЛ) і інших. Навчитися теоретично визначати такі найважливіші параметри цих ліній, як гранична частота (f_гр), довжина хвилі (_В), хвильовий опір ( Z ),ефективна діелектрична проникність (_еф), глибина скін-шару (), коефіцієнт загасання (б), розуміти їхній фізичний зміст. При цьому особливу увагу звернути на залежність цих параметрів від властивостей конструкційних матеріалів і розмірів підкладки, провідників, екранів і корпусів, а також на залежність деяких з них від частоти.

Визначити й вивчити методи й апаратуру для експериментального дослідження перерахованих вище параметрів за допомогою виміру рівнів падаючої на лінію передачі (P_пад), відбитої від неї (P_від) й тій, яка пройшла через лінію (P_пр) НВЧ потужності (або відповідних їм напруг, що продетектовані: U_пад, U_від і U_пр), величини коефіцієнта відбиття (Г_від) і коефіцієнта стоячої хвилі (КСХН), а також залежності цих параметрів від частоти НВЧ сигналу. лабораторна робота методична рекомендація

1.3 Сутність лабораторної роботи

Досліджується топологія, вимірюються геометричні розміри й визначаються конструкційні матеріали стрічкової лінії і корпуса.

Розрахунковим шляхом визначаються величини f_гр, _В, Z, _еф, КСХН (у припущенні наявності погрішності виміру ширини смужка (W) і товщини підкладки (h)), коефіцієнт загасання (б). Розраховується залежність б від частоти в межах f = 8...12 ГГц. Експериментально вимірюються значення параметрів U_пад, U_від, U_пр і їхня залежність від частоти НВЧ коливань ( f ), розраховуються коефіцієнт відбиття (Г_від) у припущенні квадратичності НВЧ детектора, КСХН, б( f ). Виконується порівняння виміряних і розрахованих параметрів і частотної залежності.

Здійснюється експериментальне дослідження залежності б від відстані між лінією передачі й екраном.

1.4 Опис лабораторної установки

У лабораторну установку входять: мікрострічкова лінія передачі в корпусі, що екранує, зі знімною кришкою; генератор НВЧ коливань 3-х сантиметрового діапазону; набір стандартних хвилевідно-коаксіальних елементів (коаксіальні кабелі, хвилевідно-коаксіальні й коаксіально-стрічкові переходи, детекторна секція, феритовий ціркулятор); мікровольтметр типу В2-11; осцилограф; мікрометричний механізм для переміщення екрана; штангенциркуль; мікроскоп типу МБС-9.

Для обробки результатів вимірів застосовуються мікрокалькулятори.

1.5 Порядок виконання лабораторної роботи

1. Вивчити топологію стрічкової лінії, конструкції коаксіально-стрічкових переходів.

2. Виміряти геометричні розміри підкладки й провідника.

3. Скласти ескіз топології стрічкової лінії та лінії у корпусі.

4. За допомогою наведених у додатку розрахункових співвідношень зробити теоретичний розрахунок значень наступних параметрів:

а) гранична частота f_гр;

б) ефективна діелектрична проникність _еф;

в) довжина хвилі в стрічковій лінії передачі _В на крайніх частотах вищевказаного частотного діапазону;

г) хвильовий опір (Z) з урахуванням можливої погрішності виміру геометричних розмірів Z(W/h) і Z[W/h ± Д(W/h)] у припущенні Д(W/h)=10%;

д) погрішність визначення хвильового опору Z = Z(W/h) ? Z[W/h ± Д(W/h)];

е) КСХН;

ж) коефіцієнт загасання (б) і його залежність від частоти в межах f = 8...12 ГГц. (Для випадку переваги втрат у діелектрику). Побудувати відповідний графік.

5. Зібрати вимірювальну установку за схемою, представленою на рис. 1.1:

Зробити вимір рівню НВЧ сигналу з виходу НВЧ генератора, що фактично відповідає рівню U_пад., і його залежності від частоти НВЧ коливань у межах 8,1...11,9 ГГц (діапазон перестроювання f НВЧ генератора може бути уточнений викладачем).

1 ? НВЧ генератор; 2 ? коаксіальний хвилевід; 3 ? прямокутний хвилевід; 4 ? детекторна секція; 5 ? НЧ кабель; 6 ? мікровольтметр або осцилограф.

Рисунок 1.1

6. Зібрати вимірювальну установку за схемою, представленою на рис. 1.2:

Размещено на http://www.allbest.ru/

1 ? НВЧ генератор; 2 ? ціркулятор; 3 ? стрічкова лінія; 4 ? детекторна секція; 5 ? мікровольтметр або осцилограф.

Рисунок 1.2

Зробити вимір рівня НВЧ сигналу, відбитого від стрічковій лінії, фактично відповідному рівню U_від, і його залежності від частоти НВЧ коливань у межах 8,1...11,9 ГГц (діапазон перестроювання f НВЧ генератора може бути уточнений викладачем).

7. Зібрати вимірювальну установку за схемою, представленої на рис. 1.3:

Размещено на http://www.allbest.ru/

1 ? НВЧ генератор; 2 ? стрічкова лінія; 3 ? детекторна секція; 4 ? мікровольтметр або осцилограф.

Рисунок 1.3

Зробити вимір рівня НВЧ сигналу, що пройшов стрічкову лінію, фактично відповідному рівню U_пр, і його залежності від частоти НВЧ коливань у межах 8,1...11,9 ГГц (діапазон перестроювання f НВЧ генератора може бути уточнений викладачем).

8. За результатами вимірів і за допомогою наведених у додатку розрахункових співвідношень розрахувати:

а) коефіцієнт відбиття (Г_від) у припущенні квадратичності НВЧ детектора;

б) КСХН;

в) коефіцієнт загасання (б), що експериментальне визначається, як величина, зворотна довжині стрічковій лінії, на якій рівень НВЧ потужності, що пройшла, зменшується в e раз;

г) побудувати залежність б (f).

9. Зробити порівняння результатів, отриманих при виконанні пунктів 4 і 8 підрозділу 1.5.

10. За допомогою установки, схема якої наведена на рис. 1.3, і мікрометричного механізму зробити вимір залежності б від відстані між стрічковою лінією і екраном. Побудувати відповідний графік.

Додаток

При визначенні основних експлуатаційних параметрів стрічкової лінії можна використати нижче наведені розрахункові співвідношення.

Довжина хвилі в стрічковому хвилеводі:

.

Хвильовий опір:

, для W/h ? 1;

, для W/h > 1;

де ;

W і h - відповідно ширина стрічки й товщина підкладки лінії.

КСХН = 1 + ДZ/Z, для Z > 0;

КСХН = 1 / (1 +ДZ/Z), для Z < 0;

КСХН де

Ефективна діелектрична проникність із урахуванням дисперсії:

,

де ,

.

Коефіцієнт загасання:

[дБ/м],

де f ? частота, ГГц; tgд - тангенс кута діелектричних втрат.

Гранична частота:

,

де f_гр ? у ГГц, h ? у мм.

Діелектрична проникність вакууму:

(А·с)/(В·м).

Параметри деяких матеріалів підкладок що найбільш часто зустрічаються приведені у таблиці.

Таблиця 1.1 Параметри діелектричних матеріалів

Контрольні питання

1. Класифікація НВЧ інтегральних схем по конструкторсько-технологічних ознаках.

2. Класифікація ліній передач НВЧ у мікроелектронному виконанні.

3. Основні параметри мікрострічкових ліній передачі НВЧ (визначення, розрахункові співвідношення).

4. Симетрична лінія передачі НВЧ (топологія, структура, основні параметри).

5. Несиметрична лінія передачі НВЧ (топологія, структура, основні параметри).

6. Щілинна лінія передачі НВЧ (топологія, структура, основні параметри).

7. Копланарна лінія передачі НВЧ (топологія, структура, основні параметри).

8. Зв'язані лінії передачі НВЧ (топологія, структура, основні параметри).

9. Типи хвиль у стрічкових лініях передачі.

Размещено на Allbest.ru