Оборжіцкій в І Національний університет «Льв1вська пол1техн1ка» Вул Ст Бандери, 12, м Львів, ІТРЕ, 79013, Україна Тел: (032) 258-25-19, e-mail: oborzh@polynetlvivua

Анотація – Пропонується метод розрахунку електричних параметрів чотириполюсника на базі відрізка двох звязаних ліній передачі з діагональною парою навантажених кінців Використання додаткових реактивних опорів забезпечує задане значення фазового зсуву сигналу або ж необхідну трансформацію імпедансу з одночасною компенсацією впливу неоднорідностей в складі пристрою і його узгодженням

I                                       Введення

Чотирьохполюсні пристрої, в основі яких лежить відрізок двох ліній передачі з електромагнітної звязком, знаходять широке застосування у складі мікрохвильових конструкцій різного призначення, особливо в інтегральному виконанні Властивості таких чотириполюсників залежать від типу навантажень двох з наявних чотирьох кінців відрізка звязаних ліній, а також від самого вибору цих кінців Так, наприклад, пристрої з навантаженими або зєднаними між собою кінцями з одного боку відрізка досить часто використовуються як фазовращателей з фіксованим фазовим зрушенням [1] Класичне застосування варіанту з діагональними навантаженнями у вигляді короткозамкнутих решт [2] обумовлено можливістю отримання фазового зсуву сигналу на кут 3π / 4 при загальною електричною довжині відрізка, рівний π / 2 Однак при цьому виникає ряд технологічних проблем, повязаних з реалізацією короткого замикання кінців ліній, а також реалізацією їх хвильових опорів, що задовольняють умовам ідеальної спрямованості та сильного звязку Для інших же значень хвильових опорів або фазового зсуву дуже складно забезпечити узгодження на входах такого пристрою Крім того, в процесі проектування виникають проблеми, повязані з впливом відмінності фазових швидкостей мод парного і непарного збудження відрізка звязаних ліній, а також із впливом неоднорідностей в місцях зєднання вхідних одиночних ліній з повязаними лініями У доповіді розглядається спосіб вирішення зазначених вище проблем і приводиться метод розрахунку пристроїв, який забезпечує їм необхідні властивості при заданих параметрах відрізка звязаних ліній і діагонально-симетричних навантажень

II                              Основна частина

Узагальнена еквівалентна схема розглянутого трансформирующего чотириполюсника на базі відрізка звязаних ліній передачі наведена на рис1 На цій схемі протилежні кінці повязаних ліній навантажені однаковими реактивними опорами JXk, які можуть приймати різні значення, а також забезпечувати режими короткого замикання або холостого ходу У місцях зчленувань вхідних ліній (хвильове опір Zo) з повязаними лініями (хвильові опору парній і непарній мод Ze, Zo) утворюються неоднорідності стиків, представлені на рис1 у вигляді чотириполюсників Для забезпечення необхідних властивостей і узгодження схеми пропонується використовувати додаткові реактивні елементи, подібно тому, як це зроблено у випадку фазовращателя [1] На відміну від інших структур на базі відрізків повязаних ліній, що мають подовжню симетрію, розглянута схема має симетрію обертання щодо центру Для збереження властивостей симетрії до її складу на відстані h по обидві сторони від центру введено два реактивні опору jX, що зєднують між собою повязані лінії відрізка, загальна довжина якого дорівнює 21

Рис 1 Еквівалентна схема пристрою

Fig 1 Equivalent circuit of device

Завдяки симетрії схеми її електричні параметри можуть визначатися виходячи з вхідних опорів парціальних двухполюсников симетричного і асиметричного збудження Зважаючи реактивного характеру схеми ці опору будуть чисто реактивними jXe, jXo-В свою чергу їх значення залежать від необхідних значень робочих параметрів пристрою Наприклад, для отримання заданого фазового зсуву ψ2ΐ при умови погодження на входах нормовані до Zc вхідні опори рівні:

При використанні схеми як трансформатора опору навантаження Zl у вхідний опір Z, вхідні опори двухполюсников визначаються з співвідношень:

де ZL = rL + jxL, z, = r, + / x,-нормовані до Zc значення ZlviZi

Компенсація впливу неоднорідностей стиків здійснюється шляхом перерахунку значень опорів на їх вході Хе про в значення опорів на їх виході Хае о (в перетинах а-а на рис1) з використанням еквівалентної схеми неоднорідності Наприклад, для еквівалентної Т-схеми [1] нормовані до Zo значення Хае про рівні:

де Я-Хг, Хз-нормовані до Zo значення елементів еквівалентної схеми неоднорідності

З урахуванням особливостей схем парціальних двухполюсников отримано квадратне рівняння, що звязує відстань / до місць підєднання додаткових реактивностей зі значеннями електричних довжин 0е о = / Зе J, де ββ, о-фазові постійні для парної і непарної мод:

нормовані до Zo значення хвильових опорів і опорів навантаження При цьому нормоване до Zo значення додаткових опорів одно:

Таким чином, залежно від заданої довжини відрізка, а також значний Zo, Ze, Zo та обраної навантаження jXk за допомогою співвідношень (3-5) можна визначити значення реактивностей jX і місця їх під-кпюченія, при яких забезпечуються необхідні значення вхідних опорів Хе, Хо, а, отже, і робочих параметрів схеми

III                                  Висновок

Запропонований метод розрахунку може бути використаний при проектуванні фазосдвигающих і трансформують пристроїв з різними варіантами діагональних навантажень і хвильових опорів відрізка повязаних ліній, забезпечуючи при цьому узгодження на входах, а також компенсацію впливу неоднорідностей

IV                           Список літератури

[1] ОборжіцкіО в і, Самсонюк О В Метод синтезу фіксованих фазовращателей на базі навантаженого відрізка звязаних ліній передачі Матеріали 15-ої Міжнародної Кримської конференції «СВЧ – техніка та телекомунікаційні технології» – Севастополь, 2005 – С 533-534

[2] S March А Wide-band Stripline Hibrid Ring IEEE Trans MTT, Vol16, No 6, June 1968, p 131

A METHOD FOR CALCULATION OF ELECTRICAL PARAMETERS OF TRANSFORMING DEVICES WITH THE DIAGONAL LOADED SECTION OF TWO-COUPLED LINES

Oborzhytskyy V I

Lviv Polytechnic National University Institute of Telecommunications Radio Electronic Techniques 12, S Bandery Str, 79013, Ukraine Ph: (032) 258-25-19, e-mail: oborzh@polynetlvivua

Abstract – The electrical parameters of transforming devices based on coupled lines with diagonal loaded ends calculation method is proposed Using the additional reactance simultaneously with discontinuities effect compensation provides the desired values of transmission phase shift with input matching or impedance transformation

I                                         Introduction

The problems which complicate the usage of devices with diagonal loaded section of coupled lines are connected with difficulty of its matching for desired values of phase shift, characteristic impedances and loads Moreover the difference in phase velocities of even and odd modes which propagate along the coupled lines and the input-line-to-coupled-line junction discontinuities substantially influence on characteristics of devices and results in a mismatch at the input port if these causes are not taken into account The design procedure that allows solving these problems and compensating the unequal even and odd mode velocities effect with taking into account junction discontinuities is considered in the report

II                                        Main part

The general equivalent circuit of device is shown in Fig1 The diagonal ends of coupled-line section are terminated by equal reactances jX* Another two reactances JX are connected with coupled lines at a distance /,from the centre of circuit, what is necessary for preservation of its symmetry Two discontinuities, which are formed by junction of input line (characteristic impedance Zc) and coupled lines (even and odd mode characteristic impedances Zg, Zo) are shown in fig1 as four-poles The electrical parameters of such circuit may be determined from input impedances jXe, jXo of even- and odd-mode two-poles The normalized to values of these impedances depend from desired value of phase shift (p2ias is evidently from (1), or depend from input and output impedances (for impedance transforming circuit) as is evidently from (2) In order to take into account the effect of discontinuities, it is necessary to convert from two-poles input impedances jX ^ to normalized impedances jXae, про in the reference plane a-a (Fig 1) with the usage of discontinuity equivalent parameters The formula (3) can be used, for example, in case of equivalent T-circuit [1]

The distance / i is determined from equation (4) in which this parameter is connected with electrical length 0e, про for even and odd modes and normalized to Zc values ​​Ze, Zo, ic * The normalized to Zo value of reactance JX is calculated as (5)

III                                       Conclusion

The proposed method of calculation may be used for different diagonal loads and characteristic impedances of coupled- line section and it provides the input matching and the junction discontinuities effect compensation at that, which permits to increase the efficiency of design

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р