Элементы радиочастотных линий передачи




НазваниеЭлементы радиочастотных линий передачи
страница1/5
Дата публикации03.07.2013
Размер0.59 Mb.
ТипУчебно-методическое пособие
lit-yaz.ru > Журналистика > Учебно-методическое пособие
  1   2   3   4   5


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.

Рисунок 2 – Соединитель СРГ-50-751ФВ
Обозначение соединителей СР50-11-3-4-47 состоит из букв СР – соединитель радиочастотный или СРГ – соединитель радиочастотный герметичный, величины волнового сопротивления – 50 Ом. Через дефисы следуют первые две цифры, обозначающие тип соединителя и способ заделки кабеля. Расшифровка первой цифры: 1 – вилка кабельная, 2 – розетка кабельная, 3 – вилка кабельная угловая, 4 – розетка приборно-кабельная фланцевая, 5 – вилка приборно-кабельная, 6 – розетка приборно-кабельная под гайку, 7 – вилка приборная, 8 – розетка приборная. Вторая цифра расшифровывается так: 1 – гайка, 2 – прижим, 3 – обжим, 4 – на плату и т.д. Далее через дефис следует цифра 3 или 9 (тип соединителя). Последние три цифры обозначают марку радиочастотного кабеля.


    1. ^ Неподвижные соединители [1-3]


Для осуществления сборки и разборки трактов отдельные узлы и устройства СВЧ оснащаются специальными разъемами, которые должны обеспечивать надежный электрический контакт в местах соединения проводников между собой. Основные требования к разъемам состоят в сохранении согласования и электрической прочности тракта при минимальном ослаблении мощности и отсутствии паразитного излучения.

^ Соединение коаксиальных линий, переход от коаксиальной линии к полосковой, а также подсоединение отрезков кабеля к прибору осуществляется с помощью специальных высокочастотных разъемов штепсельного типа (рис. 3а) представляющих собой небольшие отрезки жесткой коаксиальной линии, соединенные с гибким кабелем с помощью механического крепления, а также частично с помощью пайки.



а)


б)
Рисунок 3 – Высокочастотный коаксиальный разъем:

1- штырь, 2 – гнездо, 3 – конусная втулка, 4 – конусная цанга,

5, 6 – диэлектрические шайбы; 7 – внутренний проводник; 8 – внешний проводник,

9 – прокладка герметизации, 10 – гнездовая втулка
^ В высокочастотных соединителях для гибких коаксиальных кабелей (рис. 3а) контакты обеспечивают с помощью пружинных цанг, штекеров и накидных гаек, удерживаемых в соединении посредством внешних резьбовых соединений или иных фиксирующих приспособлений, плотно прижимающих контактные поверхности пары разъемов розетка-вилка. Контакт между внутренними проводниками разъема создается с помощью штыря 1, который вставляется в пружинящее гнездо 2, укрепленное на внутреннем проводнике другого отрезка линии. Внешние проводники соединяются посредством конусной втулки 3 и разрезной конусной цанги 4. Герметизация обеспечивается резиновой прокладкой.

Соотношение диаметров проводников на любом участке внутри коаксиальных высокочастотных соединителей подбирают таким образом, чтобы с учетом параметров диэлектрика обеспечивалось постоянство волнового сопротивления линии. Согласование в высокочастотных коаксиальных соединителях в сильной степени зависит от заделки кабеля и при аккуратном выполнении характеризуется среднеквадратическим значением КСВ порядка 1,05-1,15.

^ Высокочастотные соединители для жестких коаксиальных линий на повышенный уровень мощности выполняют без опорных диэлектрических шайб (рис. 3б). В данном случае соединители должны быть герметичными как для защиты внутренних рабочих поверхностей от внешних воздействий, так и для повышения электрической прочности тракта путем создания внутри тракта избыточного давления. Надежность соединений обеспечивается применением цанговых устройств и накидных гаек.

^ Соединительные устройства для однотипных волноводов. Для соединения волноводных секций на их концах напаиваются фланцы с отверстиями для болтов или винтов. Соединительные устройства для однотипных волноводов подразделяются на соединители с контактными фланцами и дроссельно – фланцевые соединители.

Контактные фланцевые соединители применяются для широкополосных волноводных трактов. Соединяемые секции волноводов прижимаются друг к другу с помощью плоских фланцев (рис. 4а), стягиваемых винтами или струбцинами. Для минимального коэффициента отражения необходимо точное совпадение сечений волноводов. Чтобы обеспечить точное совпадение волноводных сечений, часто используют штифты, вставляемые в калибровочные отверстия. Для хорошего электрического контакта соединяемые поверхности в контактных притертых фланцах должны быть строго параллельны и тщательно обработаны. Однако, качество сочленения ухудшается при многократных переборках тракта. Для улучшения качества контакта между фланцами на штифтах помещают бронзовую прокладку, имеющую ряд разведенных пружинящих лепестков, прилегающих к внутреннему периметру поперечного сечения соединяемых волноводов. Защита соединения от пыли и влаги осуществляется резиновыми уплотнительными кольцами, уложенными в канавках на фланцах по обе стороны от контактной прокладки.

^ Дроссельно-фланцевые соединители применяются в тех слу­чаях, когда соединение двух волноводных линий должно обеспечивать минимальный коэффициент отражения в уз­ком частотном диапазоне. Этот тип соединителей более наде­жен в эксплуатации, когда требуется производить частые сборки и разборки соединения.

Соединитель состоит (рис. 4б) из плоского фланца 2 и фланца 3 с кольцевой вы­точкой (дроссельной канав­кой) вдоль оси волновода и проточкой в поперечной плос­кости. В дроссельном фланце контакт между волноводами осуществляется через последовательный короткозамкнутый шлейф длиной λв/2, выполненный в виде канавок и углубления внутри фланца. Четвертьволновый участок между точкой короткого замыкания А и точкой контакта В является коаксиальным волноводом с волной типа Н11, а второй четвертьволновый участок между точкой контакта В и точкой включения шлейфа в волновод С является отрезком радиальной линии передачи. Точка контакта попадает в узел распределения продольного поверхностного тока J, поэтому на сопротивлении контакта r не происходит заметного выделения мощности. Виртуальное короткое замыкание между соединяемыми волноводами в точке С обеспечивается тем, что суммарная длина дроссельных канавок от точки А до точки С составляет полуволновую короткозамкнутую линию. Входное сопротивление такой линии оказывается равным нулю, и энер­гия высокочастотных колебаний беспрепятственно распространяется в месте соединения волноводов. Волноводы как бы идеально прилегают друг к другу. Соединение дро­ссельных фланцев осуществляется при помощи винтов, накидной, стягивающей гайки, или струбцин.

а) б) в)

Рисунок 4 – Соединения прямоугольных волноводов:

а) – с контактными фланцами, б) – дроссельно – фланцевое, в) схема замещения

1 – волновод первой секции, 2 – фланец первой секции, 3 – фланец второй секции,

4 – волновод второй секции, 5 – канавка с уплотнителем, 6 – контактная прокладка,

7 – отверстия для фиксирующих штифтов.
Для защиты полости тракта от внешних воздействий применяют уплотнительную прокладку. Дроссельные фланцы не критичны к качеству контакта и небольшим перекосам, не снижают электрической прочности тракта. Их недостатками являются заметная частотная зависимость КСВ и сложность конструкции.

  1   2   3   4   5

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Элементы радиочастотных линий передачи iconЛитература: Я. Э. Малаховский, А. А. Ленин, Н. К. Веденеев. Карданные передачи. М., 1962 г
В. В. Осепчугов, А. К. Фрумкин. Автомобиль. Анализ конструкции, элементы расчета. М., "Машиностроение"; 1989 г

Элементы радиочастотных линий передачи iconСодержание программы Элементы музыкальной грамоты в передачи движениями. Теория
...

Элементы радиочастотных линий передачи iconТехнологическая карта на сборку и монтаж опор при сооружении воздушных линий электропередач
Типовая технологическая карта разработана на сборочные работы и монтаж опор для линий электропередачи

Элементы радиочастотных линий передачи iconСкачать шпаргалку по русскому языку на ент 2012
Способ передачи чужой речи: c предложение с прямой речью для передачи ее без изменений

Элементы радиочастотных линий передачи iconМетод «от пролога к эпилогу»
«все его элементы суть элементы смысловые» (Лотман Ю.). Исходя из этих положений, выделяем основные приемы, опробуем их на уроке

Элементы радиочастотных линий передачи iconПлан проблемы передачи коннотативного значения слова. Совпадения...
В области коннотации основные проблемы перевода связаны с наличием у слова эмоционального

Элементы радиочастотных линий передачи iconРешение проблемных ситуаций. Обогащение кругозора детей (старший...
При ее проведении используются хорошо знакомые детям герои передачи: игрушки – Хрюша, Каркуша, Филя и Степашка. Начинать работу можно...

Элементы радиочастотных линий передачи iconФайл: Требования к оформлению рукописей для передачи в издательство. В. 1
Требования к оформлению авторских оригиналов для передачи в издательство разработаны начальником издательства бгарф

Элементы радиочастотных линий передачи iconЛитература 11-й класс I уровень Покажите в виде графика соположение...
Покажите в виде графика соположение сюжетных линий в романе М. А. Булгакова «Мастер и Маргарита»

Элементы радиочастотных линий передачи iconПамятка по допуску радиоэлектронных средств (рэс) на территорию Олимпийских объектов
Перечень типов рэс, допущенных к использованию на Олимпийских Объектах без получения разрешения на использование радиочастот или...



Образовательный материал



При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
lit-yaz.ru
главная страница