- Главная
- Без категории
- Связанные коаксиальные линии
Содержание
- 2. Цель работы: исследование электродинамических характеристик связанных коаксиальных линий передачи микроволнового диапазона. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Связанные коаксиальные
- 3. На ее основе выполняются, в частности, такие важные устройства СВЧ-диапазона, как направленные ответвители (НО). НО представляет
- 4. Если мощность на входе плеча 1 равна Р1, а на выходах остальных плеч – соответственно и
- 5. (4) (5) (6) (7)
- 6. (8) (9) (10) (11) (12)
- 7. В работе [4] были сформулированы другие аналитические соотношения в приближении слабой связи для волновых сопротивлений двух
- 8. ЗАДАНИЕ НА РАСЧЕТ 2.1. Составить алгоритм и программу расчета волновых сопротивлений четных и нечетных типов волн
- 9. Реализация основного кода в MatLab: clear, clc; % очистка рабочей области и данных a=2*power(10,-3); % значение
- 10. Продолжение основного кода в MatLab: plot (d',[z01' z00']) title('Тестирование соотношений [1-12]'); xlabel('Изменение размеров СКЛП'); ylabel('Волновое сопротивление');
- 11. Продолжение основного кода в MatLab: ylabel('Относительная погрешность'); legend('Погрешность волнового сопротивления чётного типа волн','Погрешность волнового сопротивления нечётного
- 12. Результат работы программы: Итоги для соотношений с [1-12]: Отсюда мы можем видеть: Что выполнение условия k
- 15. Результат при выполнении условия k
- 16. Результат при выполнении условия k
- 17. Результат при выполнении условия k
- 19. Скачать презентацию
Цель работы: исследование электродинамических характеристик связанных
коаксиальных линий передачи микроволнового диапазона.
ОСНОВНЫЕ
Цель работы: исследование электродинамических характеристик связанных
коаксиальных линий передачи микроволнового диапазона.
ОСНОВНЫЕ
Связанные коаксиальные линии передачи (СКЛП) различной конфигурации широко применяются в современной микроволновой технике. Они образуются несколькими проводниками, как правило, тремя. Наиболее широко используемой является классическая структура, представленная на рис.1, которая формируется одним внешним и двумя внутренними проводниками, симметричными относительно двух продольных плоскостей.
Рис.1. Связанные коаксиальные линии
На ее основе выполняются, в частности, такие важные устройства СВЧ-диапазона, как
На ее основе выполняются, в частности, такие важные устройства СВЧ-диапазона, как
Рис.2. Обобщенная схема направленного ответвителя
Принцип действия НО основан на возбуждении во вспомогательной линии нескольких волн, смещенных по фазе так, что амплитуды волн, распространяющихся в одном из направлений, интерферируя, суммируются, а в противоположном взаимно компенсируются. такие устройства строятся на основе двух близко расположенных отрезков линий передачи (ЛП), например СКЛП (рис.1), связанных между собой с помощью элементов связи двух типов. Первый тип – элементы связи в виде запредельных ЛП для ЭМ волн, распространяющихся в основном и вспомогательном каналах. Второй тип – элементы связи в виде ЛП, критическая длина волны которых больше или равна критической длине волны связанных линий.
Если мощность на входе плеча 1 равна Р1, а на
Если мощность на входе плеча 1 равна Р1, а на
Как и в любой многосвязанной ЛП, основным типом волн в СКЛП (рис.1) является волна типа ТЕМ. При этом, учитывая особенности конфигурации СКЛП, необходимо различать четный (even) и нечетный (odd) низшие типы волн. Для успешного согласования НО на СКЛП с входными и выходными трактами, необходимо определить такой параметр, как волновое сопротивление (Z0).
В работе (3) методом конечных элементов (МКЭ) были установлены зависимости волнового сопротивления четного и нечетного типов волн, распространяющихся в СКЛП от ее размеров. Там же были получены аналитические соотношения, аппроксимирующие эти зависимости:
Р2,
Р3
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
В работе [4] были сформулированы другие аналитические соотношения в приближении
В работе [4] были сформулированы другие аналитические соотношения в приближении
Соотношения (13) – (17) могут применяться К < 0.1, где К – коэффициент связи, определяемый из выражения:
(18)
(17)
(16)
(15)
(14)
(13)
ЗАДАНИЕ НА РАСЧЕТ
2.1. Составить алгоритм и программу расчета волновых сопротивлений четных
ЗАДАНИЕ НА РАСЧЕТ
2.1. Составить алгоритм и программу расчета волновых сопротивлений четных
2.2. В соответствии с вариантом задания (см. табл.1), провести расчет зависимостей волнового сопротивления типов волн, распространяющейся в СКЛП от ее нормированных размеров в диапазоне 1.5 ≤ d ≤ 10.
2.3. Проверить выполнение условия К < 0.1, где параметр К определяется из уравнения (18).
2.4. Для решений, удовлетворяющих условию К < 0.1 дополнительно провести расчет аналогичных зависимостей, используя соотношения (13) – (17) и сравнить результаты расчета, оценив относительную погрешность вычислений по формуле:
где Zmax и Zmin – максимальное и минимальное значения волнового сопротивления.
Реализация основного кода в MatLab:
clear, clc; % очистка рабочей области и
Реализация основного кода в MatLab:
clear, clc; % очистка рабочей области и
a=2*power(10,-3); % значение a (мм)
h=1.75*power(10,-3); % значение h (мм)
d=(1.5:0.25:10);
u1=0.862-2.982.*d+1.841.*(d.^2)-0.148.*(d.^3)+0.0039.*(d.^4);
u2=-6.862+24.858.*d-8.728.*(d.^2)+0.69.*(d.^3)-0.018.*(d.^4);
u3=-20.311+4.254.*d+4.289.*(d.^2)-0.404.*(d.^3)+0.011.*(d.^4);
z=-31.626+45.864.*d-5.623.*(d.^2)+0.354.*(d.^3)-0.0085.*(d.^4);
q=qget(a, h, d);
q0=1.407-0.017.*d+0.0024.*(d.^2)-1.507.*(d.^3).*(10^(-4))+3.554.*(d.^4).*(10^(-6));
w1=-37.78+50.089.*d-6.398.*(d.^2)+0.417.*(d.^3)-0.01.*(d.^4);
w2=310.831-366.622.*d+47.908.*(d.^2)-3.263.*(d.^3)+0.083.*(d.^4);
s=0.153+0.0045.*d-11.*(d.^2)*(10^(-4))+8.483.*(d.^3)*(10^(-5))-2.21.*(d.^4)*(10^(-6));
z01=z+u1.*q+u2.*(q.^2)+u3.*(q.^3);
z00=(((w1-w2)./(1+exp((q-q0)./s)))+w2);
k=kget(z01, z00);
qb=2*atan((sqrt(((0.5+2*h)^2)-(a^2))/(0.5+2*h)));
f=(0.5*pi*qb)/(2*pi-qb);
ab=aget(d, qb);
zb01=60.*log(ab.*tan(f));zb00=60.*log((ab./2).*sin(2*f));
kb=kget(zb01, zb00);
dz01=delt(z01, zb01);
dz00=delt(z00, zb00);
sdz=dz00./dz01;
disp([' d zb01 z01 zb00 z00 kb k dz01 dz00'])
disp([d' zb01' z01' zb00' z00' kb' k' dz01' dz00'])
figure('Units', 'normalized', 'OuterPosition', [0 0 1 1]);
set(0,'DefaultAxesFontSize',14,'DefaultAxesFontName','Times New Roman');
set(0,'DefaultTextFontSize',14,'DefaultTextFontName','Times New Roman');
Продолжение основного кода в MatLab:
plot (d',[z01' z00'])
title('Тестирование соотношений [1-12]');
xlabel('Изменение размеров СКЛП');
ylabel('Волновое
Продолжение основного кода в MatLab:
plot (d',[z01' z00'])
title('Тестирование соотношений [1-12]');
xlabel('Изменение размеров СКЛП');
ylabel('Волновое
legend('Волновое сопротивление чётного типа волн','Волновое сопротивление нечётного типа волн');
grid on;
figure('Units', 'normalized', 'OuterPosition', [0 0 1 1]);
set(0,'DefaultAxesFontSize',14,'DefaultAxesFontName','Times New Roman');
set(0,'DefaultTextFontSize',14,'DefaultTextFontName','Times New Roman');
plot (d',[zb01' zb00'])
title('Тестирование соотношений [13-17]');
xlabel('Изменение размеров СКЛП');
ylabel('Волновое сопротивление');
legend('Волновое сопротивление чётного типа волн','Волновое сопротивление нечётного типа волн');
grid on;
figure('Units', 'normalized', 'OuterPosition', [0 0 1 1]);
set(0,'DefaultAxesFontSize',14,'DefaultAxesFontName','Times New Roman');
set(0,'DefaultTextFontSize',14,'DefaultTextFontName','Times New Roman');
plot (d',[k' kb'])
title('Коэффициент связи');
xlabel('Изменение размеров СКЛП');
ylabel('Коэффициент связи');
legend('Для соотношений [1-12]','Для соотношений [13-17]');
grid on;
figure('Units', 'normalized', 'OuterPosition', [0 0 1 1]);
set(0,'DefaultAxesFontSize',14,'DefaultAxesFontName','Times New Roman');
set(0,'DefaultTextFontSize',14,'DefaultTextFontName','Times New Roman');
plot(d',[dz01' dz00' sdz'])
title('Относительная погрешность и её соотношение');
xlabel('Изменение размеров СКЛП');
Продолжение основного кода в MatLab:
ylabel('Относительная погрешность');
legend('Погрешность волнового сопротивления чётного типа волн','Погрешность
Продолжение основного кода в MatLab:
ylabel('Относительная погрешность');
legend('Погрешность волнового сопротивления чётного типа волн','Погрешность
grid on;
Перечень функций:
function a = aget(d, q)
a = (d*(2*pi-q))./(pi*sin(0.5*q));
end
function k = kget(z1, z0)
k = (z1-z0)./(z1+z0);
end
function q = qget(a, h, d)
q = (acos(h/a))./(acos(d.^(-1)));
end
function dlt = delt(zm, zn)
am=[];
am=[zm; zn];
for i=1:length(am)
amax=max(am);
amin=min(am);
dlt = ((amax-amin)./amax)*100;
end
end
Результат работы программы:
Итоги для соотношений с [1-12]:
Отсюда мы можем видеть:
Что выполнение
Результат работы программы:
Итоги для соотношений с [1-12]:
Отсюда мы можем видеть:
Что выполнение
Результат при выполнении условия k < 0,1
Результат при выполнении условия k < 0,1
Результат при выполнении условия k < 0,1
Результат при выполнении условия k < 0,1
Результат при выполнении условия k < 0,1
Результат при выполнении условия k < 0,1