Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Лабораторна робота 1
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Факультет:
Електроніка та мікропроцесорна техніка
Кафедра:
Кафедра електронних приладів
Інформація про роботу
Рік:
2020
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Методи та засоби відображення інформації
Група:
ЕЛ
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Національний університет «Львівська політехніка»
ІТРЕ
Кафедра електронних приладів
Лабораторна робота №1
з курсу «прилади та техніка НВЧ»
на тему «Визначення хвильового опору відкритої мікросмужкової НВЧ лінії передачі»
Мета роботи: провести аналіз пасивних елементів НВЧ кіл та розраховувати хвильовий опір і геометричні параметри мікросмужкової НВЧ ліній передачі у програмі AppCAD виробництва Agilent Technologies.
Короткі теоретичні відомості
У техніці НВЧ широко застосовують скеровуючі системи, називані смужковими лініями передачі, які особливо зручні в друкованих та інтегральних схемах НВЧ. На рис. 1, а і б зображені смужкові лінії передачі несиметричного й симетричного типів. Ці лінії або заповнені повітрям, або мають основу з твердого діелектрика.
/
Рис. 1. Смужкові лінії передачі несиметричного (а) й симетричного типів (б)
Точна теорія смужкових ліній досить складна. Так звана квазі-Т-хвиля в цих лініях може існувати, якщо ширина струмонесучого провідника та відстань між ним і заземленою пластиною менше половини довжини хвилі в лінії передачі. При цьому електричне і магнітне поля, зосереджені в основному в просторі між провідником і заземленою пластиною. Електричне поле в поперечній площині може бути описано рівнянням Лапласа.
У смужкових лініях передачі з діелектричною основою хвилі типу Т не можуть поширюватися в чистому виді через неоднорідність діелектрика. Однак теорія і досвід показують, що поля і потік потужності зосереджуються головним чином у діелектрику між струмонесучим провідником і заземленою пластиною. Тому можна допустиме припущення про однорідність діелектрика, що заповнює всю лінію передачі.
Картини силових ліній електромагнітного поля в смужкових лініях передачі приведені на рис. 2, а і б.
/
Рис. 2. Силові лінії електромагнітного поля в смужкових лініях: а) несиметричній (а) симетричній (б)
Для практичних розрахунків зручними є наступні наближені співвідношення, що добре узгоджуються з експериментальними даними.
Питомі ємності (Ф/м) для несиметричної смужковій лінії передачі (див. рис. 1,а) розраховують за формулами:
C1 = 1,06·10-11 ε (1 + b/d)
для (t/d << 1, b/d > 0,6),
(1)
C1 = 1,06·10-11 ε (1 + b/d)
для
(b/d < 2),
(2)
C1 = 1,06·10-11 ε
для
(b/d > 2);
(3)
Хвильові опори з урахуванням товщини струмонесучого провідника для несиметричної лінії передачі розраховують за формулами:
для
(b/d < 2),
(4)
для
(b/d > 2);
(5)
Хвильові опори без обліку товщини провідника визначаються співвідношеннями:
для несиметричної лінії передачі
(6)
для симетричної лінії передачі
.
(7)
Через несиметричну смужкову лінію передачі передається потужність
, Вт.
(8)
де E0 — амплітуда напруженості поля в центрі лінії, В/м.
Значення коефіцієнтів rа і rb у залежності від відношення b/d визначають за таблицями у додатку-1.
При b/d 1 у формулі (8) можна припустити, що
(9)
у результаті чого вона спрощується до:
(10)
Коефіцієнт ослаблення, обумовлений втратами в провідних пластинах несиметричної смужкової лінії передачі,
(11)
Тут коефіцієнт kН визначають за формулою:
(12)
а значення rа і rb — за таблицями у додатку-1.
Коефіцієнт ослаблення, обумовлений втратами в провідних пластинах симетричної смужкової лінії передачі (при t/d < 0,3, b/d > 1),
(13)
У формулах (11), (13) RS — поверхневий опір металу.
Коефіцієнт ослаблення хвилі типу Т у смужковій лінії передачі за рахунок втрат у діелектрику визначається співвідношенням (14).
(14)
Завдання та послідовність виконання лабораторної роботи
Розрахунок хвильового опору відкритої мікросмужкової лінії передачі проводимо за допомогою програми AppCAD.
Запустіть програму (файл AppCAD.exe). З’явиться головне меню.
2. Оберіть пункт Passive Circuits і натисніть в ньому на картинку зі схематичним зображенням необхідного типу лінії передач (в нашому випадку, це Microstrip /).
3. З’явиться меню розрахунку параметрів мікросмужкової лінії.
/
4. Задайте в пункті Dielectric діелектричну проникність підкладинки, або оберіть конкретний матеріал з меню, що випадає.
Введіть в полі Frequency частоту, для якої будуть проводитися розрахунки. Цей параметр, разом із довжиною лінії L визначатиме електричну довжину лінії.
Оберіть одиниці, в яких задаватимуться геометричні розміри лінії (поле Length Units). Можливі варіанти: метри, сантиметри, міліметри, дюйми (inches) та тисячні долі дюйма (mils).
Введіть геометричні параметри лінії: товщина підкладинки (H), ширина центральної смужки (W), товщина металевого провідника (T) та довжина лінії (L) в відповідні віконця.
Зверніть увагу, що при наборі нецілих чисел, цілу частину від десяткової необхідно відділяти комою, а не крапкою.
5. Після цього натисніть кнопку / або F4. Якщо всі дані були введені правильно, в лівій колонці з’являться результати розрахунків:
В полі Z0 буде вказано хвильовий опір лінії в Омах.
В полях Elect length – електрична довжина лінії передач на заданій частоті в одиницях довжини хвилі та градусах.
В полі 1.0 Wavelength – довжина хвилі в тих самих одиницях, які були обрані в полі Length Units.
В полі Vp – фазова швидкість хвилі в розрахованій лінії передач.
В полі (eff - ефективна діелектрична проникність розрахованої лінії передачі.
6. Змінюючи геометричні та електричні параметри мікросмужкової лінії, добийтеся того, щоб хвильовий опір відповідав заданому значенню.
7. Для того, щоб повернутися в головне меню та обрати інший тип лінії передачі, натисніть F8.
Засоби для виконання лабораторної роботи
Комп’ютер.
Програма AppCad.
Практична частина
Необхідні дані для розрахунку:
Aluminum Nitride
Frequency – 40 GHz
Решта – скористатись автоматично введеними величинами.
/
Висновок: після виконання лабораторної роботи провели аналіз пасивних елементів НВЧ кіл та розраховули хвильовий опір і геометричні параметри мікросмужкової НВЧ ліній передачі у програмі AppCAD виробництва Agilent Technologies, що дало деяку теоретичну базу а також вміння працювати з програмами даного типу.
24.04.2020 19:04-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора