Вход и выход фазовращателя нагружены на сопротивление 50 Ом. Длины отрезков МПЛ L3 - L6 могут изменяться в процессе настройки. Ширина линий W3 - W6 также может изменяться.В схеме используются диоды HSMP3890 фирмы Agilent [3] Параметры эквивалентной схемы диода приведены в табл.2. Таблица 2 Параметры диода HSMP3890
Выбор рабочей частоты f 0 и электрической длины петли φ1 проводится в соответствии с заданным вариантом согласно табл.3. Частота указана в той же таблице. Лабораторное задание 1. Провести расчет волнового сопротивления ρ1, пользуясь формулой (4). Таблица 3 Варианты заданий
2. С помощью блока TXLine вычислить длину L и ширину петли W на частоте f 0 (на рис.10 петля состоит из отрезков МПЛ длиной L 3, L 4 и L 6, ширину петли определяет любой из этих отрезков). 3. С помощью формул (2) и (5) рассчитать электрическую длину шлейфа φ2 и волновое сопротивление ρ2. 4. С помощью блока TXLine вычислить длину шлейфа L 5 и ширину W 5 на частоте f 0 (длина шлейфа L 5 на рис.10 соответствует электрической длине шлейфа φ2). 5. Собрать схему фазовращателя. 6. Сформировать графики для измерения КСВН (VSWR), коэффициента передачи S21 и фазы разряда φ1 в полосе частот f 0 ± 0,1 f 0. 7. Провести анализ фазовращателя. 8. Провести настройку фазовращателя на соответствие следующим требованиям: · VSWR1 и VSWR2 не более 1,5; · S21 не менее -0,8 dB; · φ1 ± 10° для вариантов 1 - 5; · φ1 ± 5° для вариантов 6 - 10. Методика выполнения работы 1. Вызовите на экран монитора программу Microwave Office. 2. Создайте свой проект, как описано в [4, 5]. Дайте имя проекту FV_n, где n - номер варианта. Определите единицы измерений в проекте. 3. Рассчитайте опорную топологию фазовращателя, используя аналитические формулы и блок TXLine. 4. Создайте схему фазовращателя. 4.1. Создайте схему ON (диод выключен) и присвойте ей имя ON_n, где n - номер варианта. Соберите схему в соответствии с рис.9 и 10. При создании схемы и вводе в схему подложки используйте [5]. При заполнении таблицы свойств диода установите RJ = 1000 Ohm. 4.2. Создайте схему OFF (диод включен) и присвойте ей имя OFF_n. При заполнении таблицы свойств диода установите RJ = 2,5 Ohm. Примечание: Схемы ON и OFF отличаются только параметром диода RJ. 4.3. Введите геометрические размеры отрезков МПЛ 1 - 6 и 5 через Global definition. Для этого выберите в дереве проекта папку Global definition и после активизации диалогового окна глобальных уравнений и введите уравнения. Для того чтобы добавить в блок новое глобальное уравнение, выберите команду Add - Equations в главном меню или нажмите кнопку
а б Рис.11. Описание длин отрезков МПЛ через Глобальные уравнения позволяют изменять значения элементов в двух схемах одновременно при их настройке. Следует учесть, что при наборе схемы определенным параметрам элементов (а именно, МПЛ) нужно присваивать не числовое значение, а переменную, которая описывается через глобальные уравнения (рис.11, б). При вводе уравнений за начальные значения длин отрезков 4 - 6 принять: L 4 = l 1/2; L 5 = l 2; L 6 = 0. 5. Переключитесь на дерево проекта и определите частотный диапазон моделирования fmin - fmax с приблизительным шагом в 0,01 f 0 Частота f0 задана в табл.3. 6. Создайте график потерь и добавьте измерения S21 для схем ON и OFF в соответствии с описанием [4]. В качестве единиц измерения выбрите dB. 7. Создайте графики VSWR1 и VSWR2. 8. Создайте график фазы фазовращателя, которая представляет собой разность фаз коэффициента передачи S21 для схем ON и OFF.
Первыми двумя уравнениями осуществляется присвоение переменным fON и fOFF измерений, соответствующих фазам коэффициента передачи S21 для схем ON и OFF. Поскольку в программе аргументы коэффициента передачи рассчитываются в радианах, то последующие уравнения переводят фазы из радиан в градусы для удобства. Последнее уравнение рассчитывает фазу фазовращателя. Следует учесть, что при выводе этого измерения на график требуется выбрать переключатель Real (рис.13). 9. Проведите анализ схемы. На экране появятся графики коэффициента передачи фазовращателя S21 для схем ON и OFF, графики VSWR1 и VSWR2 и график фазы. Перед расчетом выведите на график параметры фазовращателя, заданные в техническом задании. Эта процедура описана в [5].
Рис.13. Измерения к графику разности фаз 10. Настройте фазовращатель на соответствие требованиям технического задания, используя процедуру настройки или оптимизации. Эти процедуры описаны в [5]. 11. Измените длину шлейфа L 5 (см. рис.10) и повторите п.9. Результаты исследования оформите в виде графиков S 21, VSWR, фазы от L 5 для пяти точек на частоте f 0 12. Измените длину отрезка L 4 (рис.10) и повторите п.9. Результаты исследования оформите в виде графиков S 21, VSWR, фазы от L 4 для пяти точек на частоте f 0 Требования к отчету Отчет должен содержать: 1) данные по расчету геометрических размеров и параметров отрезков МПЛ; 2) чертеж топологии исследуемого фазовращателя; 3) частотные зависимости коэффициентов S 21, VSWR, фазы; 4) графики зависимостей S 21, VSWR, фазы от L 4 и L 5. Контрольные вопросы 1. Почему pin -диод называется управляющим резистивным? 2. Изобразите эквивалентную схему pin -диода и объясните назначение элементов. 3. Изобразите схему петлевого фазовращателя и поясните принцип его работы 4. Какие характеристики фазовращателя вы знаете? 5. Почему модель фазовращателя формируется в виде двух схем? 6. Чем отличаются глобальные уравнения от выходных? 7. Как сформировать график разности фаз для схем ON и OFF? Литература 1. Хижа Г.С., Вендик И.Б., Серебрякова Е.А. СВЧ фазовращатели и переключатели. - М.: Радио и связь, 1984. 2. Разевиг В.Д., Потапов Ю.В., Куруши А.А. Проектирование СВЧ устройств с помощью Microwave Office Под ред. В.Д.Разевига. - М.: СОЛОН-Пресс, 2003. 3. Communications Components Designer’s Catalog. Каталог фирмы HEWLETT PACARD, 1997. 4. Бахвалова С.А. Описание пакета программ Microwave Office 2002 для исследования СВЧ-устройств. Методические указания к лабораторным работам по курсу “Приборы СВЧ-и оптического диапазона”. - М.: МИЭТ, 2003. 5. Баженов П.Ю., Бахвалова С.А. Линейное моделирование СВЧ-усилителя мощности при помощи программы Microwave Office 2002: Методические указания к лабораторным работам по курсу “Приборы СВЧ- и оптического диапазона”. - М.: МИЭТ, 2004. Содержание Введение.................................................................................................................... 3 Лабораторная работа № 1. Исследование микрополоскового Лабораторная работа № 2. Исследование малошумящего Лабораторная работа № 3. Исследование транзисторного Лабораторная работа № 4. Исследование петлевого фазовращателя 64
Бахвалова Светлана Анатольевна Курганов Владислав Владимирович Исследование СВЧ-устройств с помощью пакета программ Microwave Office. Лабораторный практикум по курсу «Приборы СВЧ» Редактор Е.Г. Кузнецова. Технический редактор Л.Г. Лосякова. Корректор Л.Г. Лосякова. Вёрстка авторов. Подписано в печать с оригинал-макета. Формат 60х84 1/16. Печать офсетная. Гарнитура Times New Roman. Усл. печ. л.. Уч.-изд. л.. Тираж 200 экз. Заказ. Отпечатано в типографии ИПК МИЭТ. 124498, Москва, Зеленоград, проезд 4806, д.5, МИЭТ. [*] Электронные лампы применяются в усилителях СВЧ специального назначения очень большой мощности (например, в радиолокационных станциях), хотя эти применения в последнее время тоже отпадают в связи с широким применением активных фазированных антенных решеток. [†] Здесь понимается возможность получения гармонического напряжения на выходе цепи.
|
на панели инструментов. После нажатия на эту кнопку указатель мыши приобретет вид курсора с прямоугольником, являющимся полем для введения выражения. После установки поля уравнений в окне Global Definition щелкните левой кнопкой мыши и введите уравнение, после чего нажмите Enter. Если уравнение сохранило черный цвет, значит, оно введено правильно, если нет, то уравнение содержит ошибку. Пример ввода глобальных уравнений представлен на рис.11,a.
Для вывода этой характеристики на график необходимо создать выходные уравнения, которые представлены на рис.12. Чтобы создать выходные уравнения, дважды щелкните на папке Output Equation в дереве проекта, далее кликните иконку 
на панели инструментов и перенесите курсор в появившееся окно, где должно быть размещено уравнение.
