Лабораторная 2 по эд. Лаб2. Отчёт по лабораторной работе микрополосковые линии передачи. Работу
![]()
|
Министерство образования Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ” кафедра ЭИВТ Отчёт по лабораторной работе № 2. МИКРОПОЛОСКОВЫЕ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ. Работу выполнил студент группы 0221 Голиков А.Н. Преподаватель: Никольский М.А. Санкт-Петербург 2002 Цель работы. Исследование микрополосковых линий передачи и резонаторов. Приобретение практических навыков работы с генератором качающейся частоты(СВИП-генератором) в комплексе с индикатором КСВН и ослаблений. Микрополосковые линии передачи и микрополосковые резонаторы. 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.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. В МПЛ основным типом является квази – ТЕМ волна, однако могут быть возбуждены и волны высших типов. Структура поля в поперечном сечении МПЛ показана на рис.1 б. ![]() Одной из важнейших характеристик МПЛ является волновое сопротивление, определяемое геометрическими размерами линии и диэлектрической проницаемостью подложки. Для полосок нулевой толщины ![]() при ![]() ![]() при ![]() ![]() где ![]() ![]() Строго говоря МПЛ является дисперсионной линией и все ее характеристики зависят от частоты. Длина волны в МПЛ определяется выражением ![]() Точное определение частотных зависимостей, и других параметров МПЛ требует решения краевой задачи с использованием численных методов и применения ЭВМ. Для приближенного учета дисперсии квази-Т волны можно использовать аппроксимационную формулу ![]() которая дает неплохие качественные оценки. Анализ показывает, что ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 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. По конструкции МПР делятся на замкнутые (например, кольцевой), а также короткозамкнутые и разомкнутые на конце. Короткозамкнутые на концах МПР используются редко из-за технологических трудностей обеспечения короткого замыкания между проводниками МПЛ. На рис.2. показаны примеры линейного разомкнутого на концах МПР (а) и кольцевого МПР (б). Основными характеристиками резонатора являются резонансная частота ![]() ![]() ![]() где с – скорость света в вакууме, ![]() Нагруженная добротность резонатора определяется как ![]() где ![]() ![]() 2. Описание экспериментальной установки. ![]() ![]() Схема измерительной установки в режиме измерения КСВ и характеристики передачи показана на рис.5(а) и 5(б) соответственно. Панорамный измеритель КСВ состоит из следующих основных блоков и узлов: генератора качающейся частоты 1, индикатора КСВ и ослаблений 2 и блока направленных ответвителей 3, 4, 5 с детекторами 8. Принцип действия панорамного измерения КСВ состоит в следующем. Генератор СВЧ 1 вырабатывает СВЧ колебания с частотой, изменяющейся по пилообразному закону. Значения начальной и конечной частот устанавливаются ручками “ ![]() ![]() ![]() ![]() Блок-схема установки для измерения частотной зависимости коэффициента передачи показана на рис.5 (б). 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. 3. Обработка результатов. ![]() Измерение характеристик микрополоскового резонатора. На экране индикатора КСВ получили резонансную характеристику передачи МПР. f0=3.993 ГГц f1=3.972 ГГц f2=4.014 ГГц Q = f0/(f2-f1)= 95 Длина полоска резонатора l=15мм ![]() Исследование микрополосковой линии. Распределение амплитуды стоячей волны вдоль МПЛ. ![]()
4. Выводы. Добротность хорошего микрополоскового резонатора при малых потерях в диэлектрике и металле равна 500. У нас получилось 95. Объяснить это просто. Наш микрополосок - приклеенная медная фольга, качество которой оставляет желать лучшего. Кроме того, свой вклад делает и сам клей, добавляющий дополнительные диэлектрические потери. Хорошие результаты могут быть достигнуты при работе с МПР с напыленными микрополосками. Тем не мение, 95 тоже достойная величина. Полученное распределение поля вдоль МПЛ показало, что это действительно синус, плавда, сильно искареженный от помех, создаваемых старым оборудованием. Зависимость длины волны от частоты не является линейной функцией. Это объясняется изменяющейся с частотой eff. |