Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

EDMIKRO2

.docx
Скачиваний:
6
Добавлен:
08.02.2019
Размер:
130.76 Кб
Скачать

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ФЭТ

отчет

по лабораторной работе № 2

«МИКРОПОЛОСКОВЫЕ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ»

Выполнили студенты гр. 4208

Бугаев Н.А.

Кучинов Д.А.

Порунов Д.Д

Доброславин А.А.

Преподаватель

Гагарин А.Г.


Санкт-Петербург

2016

Цели работы: Исследование микрополосковых линий передачи и резонаторов. Приобретение практических навыков работы с генератором качающейся частоты (СВИП-генератором) в комплексе с индикатором КСВН и ослаблений.

Основные положения

Микрополосковая линия (МПЛ) (рис. 1, а) – это двухпроводная полосковая линия с поперечным сечением в виде параллельных прямых, имеющая одну плоскость симметрии, параллельную направлению распространения энергии (на рис. 2.1, а: 1 – проводящая полоска, 2 – экран (земляной электрод), 3 – подложка из диэлектрика). МПЛ – в настоящее время наиболее широко применяемая СВЧ-линия передачи при разработке миниатюрных устройств СВЧ. Основным типом в МПЛ является квазиТЕМ-волна, однако могут быть возбуждены и волны высших типов. Структура поля в поперечном сечении МПЛ показана на рис. 1, б.

Рис. 1.

Одной из важнейших характеристик МПЛ является волновое сопротивление, определяемое геометрическими размерами линии и диэлектрической проницаемостью подложки. Для полосок нулевой толщины (t/h→0)

при

;

при

,

где εэф – эффективная диэлектрическая проницаемость. В статическом случае .

Одним из простейших и в то же время важнейших элементов СВЧ-схем на основе МПЛ является микрополосковый резонатор (МПР), представляющий собой отрезок МПЛ резонансной длины l. На рис. 2. показаны пример линейного разомкнутого на концах МПР. Основными характеристиками резонатора являются резонансная частота f0 и добротность Q. Экспериментально эти характеристики могут быть получены на основе измерения характеристик передачи резонатора. Резонансная частота МПР определяется длиной резонатора l и диэлектрической проницаемостью подложки. Для линейного резонатора (рис. 2.)

, (2.1)

где n = 1,2,… – число полуволн, укладывающихся на длине резонатора; εэф – эффективная диэлектрическая проницаемость.

Рис. 2.

Нагруженная добротность резонатора определяется как , где – ширина резонансной кривой, измеренная по уровню 3 дБ от максимума. Для МПР характерны невысокие значения добротности (100…500). Основные преимущества МПР – миниатюрность, совместимость с линиями передачи СВЧ и активными планарными элементами (диодами, транзисторами и т.д.).

Рис. 3.

Блок-схема установки для измерения частотной зависимости коэффициента передачи показана на рис. 3. Направленный ответвитель 5 ответвляет часть мощности, прошедшей через исследуемый элемент СВЧ-тракта 7, и направляет в детектор. Поступившие в индикаторный блок 2 сигналы, соответствующие мощности падающей и прошедшей волн, обрабатываются в блоке 2, в результате чего на экране индикатора наблюдается АЧХ исследуемого элемента СВЧ-тракта.

Рис. 4.

Блок-схема для измерения длины волны в микрополосковой линии показана на рис. 4. Микрополосковая измерительная линия представляет собой МПЛ в металлическом экране, по которому скользит каретка зонда, связанная с измерительной линейкой.

Обработка результатов

Исследование микрополоскового резонатора

Определение значение добротности резонатора

Q=f0/(fлев-fправ)=3,369/(3,386-3,360)=129,6

Рассчитаем значение εэф при n=1

Исследование микрополосковой линии передачи

=(9,7+1)/2+(9,7-1)(1+10)-1/2=6,67

λтеор=c/(f*εэф1/2)

k=2π/λ

Таблица 1

f, ГГц

λэксп, см

kэксп, м-1

λтеор, см

kтеор, м-1

3

3,7

169,73

3,87

162,19

3,1

3,6

174,44

3,75

167,60

3,2

3,45

182,03

3,63

173,00

3,3

3,1

202,58

3,52

178,41

3,4

3,3

190,30

3,42

183,81

3,5

3,1

202,58

3,32

189,22

3,6

3,15

199,37

3,23

194,63

3,7

3

209,33

3,14

200,03

3,8

2,85

220,35

3,06

205,44

3,9

2,8

224,29

2,98

210,85

4

2,7

232,59

2,90

216,25

Рис. 6. Зависимость длины волны в МПЛ от частоты.

Рис. 7. Дисперсионная характеристика МПЛ.

Выводы

В ходе лабораторной работы была снята частотная характеристика микрополоскового резонатора и определенны резонансная частота и ширина резонансной кривой. На основе этих данных были определены добротность и эффективная диэлектрическая проницаемость микрополоскового резонатора. Во второй части работы, на диапазоне 3-4 ГГц были рассчитаны теоретическая зависимость длины волны от частоты и дисперсионная характеристика. С ростом частоты, длинна волны линейно уменьшается, а дисперсионная характеристика линейно возрастает. Также, данные зависимости были полученные из экспериментальных данных. Полученные экспериментально зависимости имеют схожий характер с теоретическими прямыми, но имеют небольшие отклонения.

Соседние файлы в предмете Электродинамика