0.7 , Рад 0.27 0.44

Рисунок 7 – Диаграмма направленности спиральной антенны

Данный график получен для максимальной длине волны, т.е. при минимальной частоте нашего диапазона. Таким образом мы определяем значения велины ДН в самых плохих условиях. Значение Θ/2 = 0,44 рад =25,2 град соответсвует значению, заданному в техническом задании.

2 Расчёт частотно избирательного устройства

2.1 Выбор типа чис

В соответствии с заданием необходимо спроектировать частотно-избирательное устройство, состоящее из делителя мощности и двух фильтров. Полоса пропускания первого фильтра 3,0…3,3 ГГц, второго 3,4…3,7 ГГц. Первым делом перед проектированием фильтров выбираем материал и толщину подложки. Эти параметры нужно выбирать первыми, так как они относятся не только к фильтрам, но ко всему устройству в целом. Согласно заданию делитель и фильтры должны выполняться на микрополосковых линиях. Целесообразно их выполнить на одной подложке. В качестве материала подложки выбираем ситалл, характеристики которого приведены в таблице 1 [2]. Толщина подложки h=1мм.

Таблица 1 – Характеристики материала подложки

Материал	Марка	ГОСТ или ТУ	Толщина мм	Допуск мм	Габариты мм	 на­ f=10ГГц	tg на­ f=10ГГц	Диапазон температур
Ситалл ВЧ	СТ-32-1	ТХ7.817.000ТУ	от 0,5 до­ 2,0	±0,05	150х78 60x48	10,0	7·10-4	-50…+700

На рисунке 8 приведено поперечное сечение микрополосковой линии.

Рисунок 8 – Поперечное сечение микрополосковой линии

Далее выбирает толщину слоя металлизации Т исходя из толщины поверхностного слоя (в 3…5 раза больше толщины поверхностного слоя). Выбираем Т=0,01мм. Этот параметр тоже выбирается для всего устройства.

2.2 Расчёт основных параметров

Расчёт полосового фильтра производится при использовании в качестве прототипа фильтр низкой частоты. Наибольшее распространение получила чебышевская и максимально плоская аппроксимации частотных характеристик. Выбираем чебышевскую аппроксимацию (10), поскольку она обеспечивает более крутые склоны при меньшем числе звеньев фильтра.

, (10)

где – полином Чебышева n-ого порядка (14).

. (11)

Из формулы (10) можно найти число звеньев фильтра n(12).

, (12)

где

L_З– ослабление на границе полосы заграждения;

L_П– ослабление в полосе пропускания;

Δf_З– полоса заграждения фильтра-прототипа;

Δf_П– полоса пропускания фильтра-прототипа.

Полосу пропускания прототипа находится как разность правой и левой граничных частот полосы пропускания полосового фильтра f_П1-f_Л1. Аналогично находим и частоту заграждения прототипа.

Подставив необходимые данные, определим: . Необходимое число связанных четвертьволновых линий на один больше –(n+1). Находим обобщённые параметры фильтра прототипа по формулам (13).

. (13)

Выше перечисленные формулы приведены в источнике [2].

Далее находим коэффициенты A_i по формуле (14).

, (14)

Теперь необходимо рассчитать волновые сопротивления связанных линий i-го звена фильтра при чётномZ_В+и нечётномZ_В-режимах возбуждения (15).

(15)

Приведем пример расчета величин для первого элемента, значения которого используем на графике ниже:

Для остальных элементов расчет производится аналогично. Результаты вычисления по первому фильтру сводим в таблицу 2. В этой таблице приведены и волновые сопротивления.

Далее, определяем относительные размеры S/hи W/h. S – зазор между связанными линиями. W – ширина полоскового проводника. Для этого используем график[3], приведённый на рисунке 9:

113,96

40,3

0,38

Рисунок 9 – График для определения размеров звеньев фильтра

Откладываем вычисленные значения волновых сопротивлений на графике 9 так, чтобы они располагались на одной вертикальной линии выше и ниже кривой S/B=∞ и в то же время на кривых с одинаковой величиной отношения S/B. Определяем соответствующие такому расположению значения (W/B)_iи (S/B)_iвсех звеньев проектируемых фильтров и сводим их также в таблицу 2.Знаяh=1 мм можно найти S_iиW_i. Для нахождения k_iи ε_эфi, воспользуемся формулами (16) и (17):

, (16)

где k – коэффициент, определяемый по формуле (20).

, (17)

Находим длины четвертьволновых отрезков связанных линий передач l_0iпо формуле (18).

, (18)

Полученные длины необходимо скорректировать на величину Δl_i. ОтношениеΔl_i/В находим по графику, представленному на рисунке 10 [3]. Значение скорректированной длины:l_i=l_0i-Δl_i.