Выбор типа линий передач, расчет конструктивных и электрических параметров

В качестве линии передачи (далее ЛП), отводящей энергию от источника СВЧ-энергии и непосредственно питающей излучатель, выберем гибкую коаксиальную линию (кабель) т.к. она удовлетворяет требованиям по рабочей частоте и пропускаемой мощности, имеет малые габариты и высокую технологичность изготовления, обеспечивает более простой переход от линии передачи к антенному элементу. Однако участок ЛП, содержащий схему питания типа "елочка", состоящую из тройниковых делителей мощности, и модули фазовращателей, выполним на полосковой несимметричной ЛП. Это сделано для увеличения технологичности исполнения вышеупомянутых устройств.

Рисунок 1 - Конструкция перехода

Соединения ЛП будут производиться при помощи перпендикулярного коаксиально-полоскового перехода. Конструкция перехода изображена на рисунке 1.

Согласование такого перехода осуществляется подбором диаметра соединительного штыря 1, проходящего через диэлектрическое основание 2, а также подбором размеров коаксиальной диафрагмы на выходе коаксиального волновода и короткого разомкнутого шлейфа из отрезка полоскового проводника.

Выбранные (ЛП) имеют следующие конструктивные параметры:

· Коаксиальный кабель:

Используется стандартный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом, в качестве заполняющего диэлектрика – полиэтилен, имеющий e=2,3, tgd=4*10^-4.

Волновое сопротивление коаксиального кабеля:

Предельная пропускаемая мощность у коаксиального волновода с такими параметрами, с учетом того, что пробивная напряженность в полиэтилене составляет порядка 40 кВ/мм и что пропускаемая мощность пропорциональна квадрату пробивной напряженности, будет равна:

Как видим, ЛП с такими параметрами обеспечивает огромный запас по пропускаемой мощности. Длина волны в такой ЛП будет равна:

· Полосковая несимметричная ЛП

                                                   b

                                                                       D

                                                                                d      

В качестве диэлектрика возьмем вещество ЦМ-4, имеющее e=6,5, tgd=6*10⁴. Размеры выберем исходя из условия пропускания заданной мощности. Для учета неоднородностей необходим запас по мощности, который можно обеспечить путем выбора конструктивных размеров и подбором диэлектрика подложки. Для полосковых ЛП с воздушным заполнением, максимальная передаваемая мощность определяется по графикам в [4]:

(P_max/d²)10^-8, Вт/м²

Выберем D/d=0.1, b/d=2, b=4мм, тогда d=2мм и D=0,2мм. Максимальная мощность может быть определена по формуле:

где P_ГР – значение, определенное по приведенному графику: Рmax = 17 кВт.

С учетом того, что пробивное напряжение в воздухе составляет порядка 30 кВ/см, а в ЦМ-4 250 кВ/см, и что пропускаемая мощность пропорциональна квадрату пробивной напряженности, то максимальная пропускаемая мощность данной ЛП будет больше примерно в 7 раз больше, т.е. около 120 кВт.

Волновое сопротивление и длина волны в такой ЛП определится по формуле[4]:

,

,

.