Informatics Point

Информатика и проектирование

Моделирование волноводных устройств СВЧ

Прогресс радиоэлектроники сопровождается быстрым развитием теории и техники СВЧ - устройств. Возрастает сложность СВЧ трактов, повышаются требования к электрическим характеристикам и качеству выполнения СВЧ - узлов.

В число наиболее распространённых элементов СВЧ-устройств входят отрезки линий передачи, переходные и стыковочные узлы, согласующие элементы, ответвители и поглотители мощности, фильтры, фазовращатели и т. д. Совокупность СВЧ-устройств, сочлененных между собой определенным образом, называют трактом СВЧ.

В радиосистеме тракт обычно занимает место между антенной и радиопередающим и радиоприёмным устройствами. Тракт осуществляет канализацию электромагнитной энергии, обеспечивает правильный режим выходных и входных цепей передатчика и приёмника, выполняет предварительную частотную фильтрацию сигналов.

Тракты СВЧ широко используются в РЛС и других радиосредствах, разнообразной измерительной аппаратуре. Помимо радиолокационных применений, волноводы используются в аппаратуре связи, телевидения и навигации, применяются для измерения и контроля параметров различных сред, контроля технологических процессов, для охраны территорий и объектов [1].

Расширяется круг промышленных применений техники сверхвысоких частот, таких как СВЧ - нагрев и сушка изделий, бесконтактная передача мощности. Все шире волноводная техника внедряется в научные исследования в областях радиоспектроскопии, атомной физики (в ускорителях элементарных частиц), радиоастрономии, медицины и биологии [3].

Исторически становление и развитие техники СВЧ-устройств в основном было продиктовано потребностью в увеличении числа каналов радиосвязи при возрастающих требованиях к ширине полосы частот одного канала (от телеграфа к радиовещанию, затем к телевидению, радиолокации и радиорелейным линиям связи). Хотя первые соображения о теоретических возможностях передачи электромагнитных волн по металлическим трубам были высказаны еще в прошлом веке (Дж. Дж. Томсон, 1893 г., Рэлей, 1897 г.), практические устройства для волноводной передачи электромагнитных колебаний были созданы только в 30-40-х годах XX в., когда появились эффективные источники непрерывных колебаний дециметрового и сантиметрового диапазонов волн. Дальнейшее развитие техники СВЧ-устройств было связано с зарождением радиолокации в 40-50-х годах. С тех пор наблюдается бурный рост теоретических и экспериментальных исследований в области СВЧ-устройств. Этот рост, с одной стороны, связан с модернизацией и применением ранее известных устройств (линий передачи, согласующих элементов, делителей мощности и др.) на все более высоких частотах - вплоть до субмиллиметровых волн и инфракрасного излучения. С другой стороны, происходит создание ряда новых устройств на основе достижений физики твердого тела и прогрессивной технологии - это полупроводниковые и ферритовые управляющие устройства СВЧ, микрополосковые линии передачи и интегральные схемы СВЧ. На этом пути можно ожидать особенно больших успехов, если будут созданы новые синтетические диэлектрики, обладающие высокой диэлектрической постоянной при весьма малых высокочастотных потерях [3].

Значительный вклад в теорию волноводов внесли советские ученые. Теоретические вопросы возбуждения волноводов были разработаны в 40-50-х годах А.Л. Драбкиным, И.И. Вольманом, Г.В. Кисунько, Г.Т. Марковым и Е.М. Студенковым. Советскими учеными была также создана теория невзаимных устройств СВЧ с ферритами (А.Л. Микаэлян, А.Г. Гуревич, В.В. Никольский), теория полупроводниковых переключающих и фазирующих устройств (Б.В. Сестрорецкий) и теория синтеза фильтров и направленных восьмиполюсников СВЧ (А.Л. Фельдштейн, А.М. Модель).

Интенсивное развитие техники СВЧ продолжается и теперь. Наблюдается непрерывное расширение круга используемых узлов и элементов на основе новых физических принципов и технологии, а также происходит совершенствование расчетов уже известных устройств путем использования более строгого подхода в сочетании с возможностями ЭВМ [1].

Несмотря на разнообразие применяемых устройств СВЧ и их элементов, основу построения любых СВЧ-трактов составляет достаточно общая и единая теория цепей СВЧ. Эта теория базируется на матричном аппарате линейной алгебры, теории функций комплексной переменной и некоторых других разделах математики и в настоящее время ориентирована на преимущественное применение ЭВМ в качестве основного инструмента для расчета и проектирования.

    Лучшие статьи по информатике

    Разработка и проектирование беспроводной компьютерной сети класса
    Монтаж кабеля проводной сети в труднодоступных местах, систематические выдёргивания кабеля из компьютера - все эти проблемы с проводной сетью существуют во ...

    Организация связи на железнодорожном транспорте на примере Свердловской железной дороги
    Открытое акционерное общество «Российские железные дороги» (ОАО «РЖД») Филиал «Свердловская железная дорога» Свердловский региональный центр связи (С ...

    Электронавигационные приборы
    На каждом судне для следования по намеченному курсу, выбора пути следования, контроля местонахождения в открытом море с учетом изменяющейся навигационной и ...

    Меню сайта