Тема 12. Ферритовые устройства СВЧ

Учебно-методический комплект по дисциплине

«Микроволновая техника»

Для студентов заочной формы обучения

ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Введение

Предмет дисциплины и ее основные задачи. Структура, содержание дисциплины и методика ее изучения. Связь дисциплины "Микроволновая техника" с другими дисциплинами учебного плана и ее значение для подготовки инженера электронной техники. Действующие нормативно-технические документы.

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА ЭЛЕМЕНТОВ СВЧ УСТРОЙСТВ

Тема 1. Общие закономерности распространения волн в линиях передач

Типы линий передачи и их классификация. Концепция парциальных волн. Описание электромагнитного поля в регулярной линии передачи с помощью вектора Герца. Типы волн. Фазовая и групповая скорости, дисперсия в линиях передачи. Явление отсечки. Критическое волновое число и постоянная распространения. Быстрые и медленные волны.

(Л.1, с. 60-70; Л.2, с.20-40)

Тема 2. Электромагнитное поле собственных волн в линиях передачи

Краевые задачи для расчета поля собственных волн в поперечном сечении линии. Выражение для составляющих поля в обобщенно-цилиндрической системе координат. Условия существования E-, H-, T- и гибридных волн. Характеристическое сопротивление линии и поток энергии в ней. Основной и высший типы волн. Рабочий диапазон. Затухание электромагнитных волн в линии передачи.

(Л.1, с. 72-86; Л.2, с. 41-48)

Тема 3. Свободные волны в односвязных линиях передачи

Волны в прямоугольном волноводе. Основные свойства волны H₁₀. Волны в круглом волноводе. Волноводы со сложной формой поперечного сечения.

(Л.1, с. 87-101; Л.2, с. 49-89)

Тема 4. Свободные волны в многосвязных и открытых линиях передач

Телеграфные уравнения. Нормальные Т-волны в многосвязных линиях передачи. Связанные линии передачи. Двухпроводная симметричная линия. Коаксиальная линия. Полосковые и микрополосковые линии передачи. Щелевые и компланарные линии. Связанные полосковые и микрополосковые линии. Однопроводная линия передачи. Плоские и круглые диэлектрические волноводы. Волны в световодах и квазиоптических линиях передачи.

(Л.1, с. 102-136; Л.2, с. 117-136)

Тема 5. Свободные колебания объемных резонаторов

Особенности резонансных систем СВЧ диапазона. Резонансные свойства отрезка линии передачи. Постановка граничных задач для свободных колебаний объемных резонаторов. Спектр собственных колебаний. Типы объемных резонаторов и их параметры. Волноводные закрытые объемные резонаторы. Аксиально-симметричные закрытые резонаторы. Микрополосковые и диэлектрические резонаторы. Методы расчета поля и параметров объемных резонаторов.

(Л.1, с. 162-197; Л.2, с. 299-356)

Тема 6. Свободные волны в периодических структурах

Общие свойства медленных волн и условия их существования. Теорема Флоке. Пространственные гармоники. Дисперсионные характеристики замедляющих систем.

(Л.1, с. 137-161; Л.2, с. 370-414)

Тема 7. Возбуждение электродинамических систем

Возбуждение линий передачи и резонаторов сторонними токами и полями. Элементы возбуждения - штыри, петли, отверстия. Возбуждение электронным потоком. Представление возбуждаемого поля разложением по собственным колебаниям (волнам).

(Л.1, с. 198-211; Л.2, с. 95-105; 357-360)

Тема 8. Неоднородности в линиях передачи

Простейшие неоднородности в коаксиальной линии и прямоугольном волноводе. Неоднородности в полосковых и микрополосковых линиях. Методы анализа электромагнитного поля неоднородностей.

(Л.1, с. 212-222; Л.2, с. 137-163)

УСТРОЙСТВА СВЧ

Тема 9. Анализ устройств СВЧ методом теории цепей

Эквивалентные токи и напряжения. Входное сопротивление нагрузки и сопротивление линии передачи. Режимы работы линии передачи. Круговая диаграмма полных сопротивлений.

Понятие многополюсника СВЧ. Матрица рассеяния: физический смысл ее элементов и ее основные свойства. Связь матрицы рассеяния с матрицами сопротивлений, проводимостей и передачи. Метод декомпозиции. Анализ СВЧ устройств с помощью ЭВМ.

(Л.1, с 240-273; Л.2, с. 181-234)

Тема 10. Двухполюсники и четырехполюсники СВЧ

Согласованные нагрузки и короткозамыкатели. Реактивные двухполюсники. Объемный резонатор как двухполюсник. Его эквивалентные параметры.

Простейшие четырехполюсники СВЧ - штыри, диафрагмы, резонансные окна, скачки волновых сопротивлений, ступенчатые и плавные переходы с одного типа линии передачи на другой. Их эквивалентные схемы. Узкополосное и широкополосное согласование.

Фильтрующие устройства СВЧ. Их типы и частотные характеристики. Конструкции фильтров СВЧ в коаксиальном, полосковом и волноводном исполнениях. Объемный резонатор, связанный с внешними цепями, как четырехполюсное фильтрующее устройство. Эквивалентные схемы и матрицы рассеяния фильтров СВЧ.

(Л.1, с. 274-286; Л.2, с. 235-253; 357-360)

Тема 11. Многополюсники СВЧ

Шестиполюсники СВЧ. Е-, Н-, и Y- тройники, их основные свойства и матрицы рассеяния. Балансные делители мощности.Восьмиполюсники СВЧ. Направленные ответвители, мостовые соединения: щелевой мост, двойной тройник, гибридное кольцо. Параметры и матрицы рассеяния.

(Л.1, с. 287-302; Л.2, с. 163-180; 273-289)

Тема 12. Ферритовые устройства СВЧ

Основные типы ферритовых СВЧ устройств. Невзаимные и взаимные фазовращатели. Вентили со смещением поля. Резонансные вентили. Вентили и циркуляторы, использующие эффект Фарадея. Мостовые и фазовые циркуляторы. Ферритовые резонаторы и перестраиваемые СВЧ фильтры. Матрицы рассеяния и особенности применения этих устройств.

(Л.1, с. 303-318; Л.2, с. 254-262; 290-294)

Заключение