بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله یک تزویج کنندهی توان جدید با استفاده از یک گپ - - gap بین خطوط انتقال در فرکانس 1/2 گیگاهرتز تحلیل، طراحی و شبیه سازی شده است. این ساختار بسیار فشرده بوده و دارای خاصیت حذف هارمونیک های بالاتر و پهنای باند مناسب می باشد. نتایج این مقاله با سایر مقالات مقایسه شده است. تحلیل ساختار بر اساس مود زوج فرد و ماتریس انتقال ساختار میباشد.
-1 مقدمه
تزویج گرهای جهت دار کاربردهای زیادی در مایکروویو و رادار دارند. تزویج گرهای هیبرید حالت خاصی از تزویج گرهای جهت دار می باشند که در آنها فاکتور تزویج برابر 3 دسی بل می باشد، دو نوع از این اتصالات rat-race و branch-line می باشند که یک شبکه چهار پورتی هستند که توان به صورت 3 دسی بل - نصف توان - بین دو پورت تقسیم می شود و پورت چهارم پورت ایزولاسیون می باشد. اختلاف فاز بین پورت ورودی و پورت های 3 دسی بل 180 درجه و در تزویج گر تربیع 90 درجه می باشد از تزویج گرهای جهتی هیبرید در میکسرها،ضرب کننده های فرکانسی، شبکه های شکل دهی پرتو و.. استفاده می شود.
در رادارها نیز ازین تزویج گرها در شبکههای تقسیم توان ارایه فازی و رادارهای ردگیری مقایسه دامنه برای تولید بیم های مورد نیاز استفاده می شود. این تزویج گرها حجم زیادی از مدار را اشغال می کنند و اندازه الکتریکی بالایی در فرکانس کاری دارند که با توجه به مینیاتوری شدن ادوات مایکروویو یک ایراد عمده محسوب می شود هم چنین این دو ساختار قادر به حذف هارمونیکهای بالاتر ادوات مایکروویو مانند تقویت کنندههای نویز پایین - - LNA نمیباشند در مقالات مختلف روشهایی برای حذف هارمونیک و فشرده سازی این ساختارها ارائه شده است.
در این مقالات روش های مختلفی برای رفع مشکلات این ساختار ارائه شده است در [1] از ساختار شکاف در زمین استفاده شده است که در فرکانسهای بالا دارای تشعشع میباشد در [2] با استفاده از سه شکاف متوالی در خط میکرواستریپ با توجه به خاصیت slow-wave ساختار شکاف فقط به فشرده سازی ساختار پرداخته شده است در [3] با استفاده از ساختار منحنی شکاف در خط میکرواستریپ هم فشرده سازی و هم حذف هارونیک دوم و سوم به اندازه ی-30 دسی بل انجام گرفته است اما دارای ابعاد 25 در 25 میباشد.
در [4-6] فقط به بحث فشرده سازی پرداخته شده است. در [7] هارمونیک دوم وسوم حذف شده است اما باند عبور مناسبی ندارد و فشرده سازی کمی صورت گرفته است.در [8] از یک سلول رزونانسی مارپیچ استفاده شده که هارمونیک دوم و سوم حذف شده است اما باند عبور دارای تلفات می باشد.
در این مقاله یک تزویج کننده با ساختار ساده با استفاده از یک گپ - - gap بین خطوط دقیقا مشابه با عملکرد ساختار تزویج هیبریدی ارائه شده است این ساختار بسیار فشرده می باشد 20 - در 20 میلی متر - همچنین تا هارمونیک پنجم را حذف می نماید و دارای باند قطع و عبور مناسب است. ضمنا این ساختار توانایی تقسیم توان به صورت نامساوی را نیز دارد که در ادامه بررسی میشود.
-3 تحلیل ساختار
ساختار پیشنهادی و ابعاد آن در شکل زیر ارائه شده است:
شکل-1ساختار تزویج کننده
در جدول زیر مقادیر ساختار آمده است:
جدول-1مقادیر پارامترهای ساختار
حال به تحلیل ساختار براساس کوپلینگ بین خطوط میکرواستریپ میپردازیم این تحلیل بر مبنای استخراج ماتریس انتقال مود زوج و فرد ساختار میباشد.
دراین تزویج کننده از یک ساختار gap برای ارتباط دو قسمت ساختار استفاده شده است. شبکه خازنی معادل gap برای دو خط میکرواستریپ کوپل شده از طریق این gap به صورت زیر است:
شکل-2 شبکه خازنی معادل دو خط کوپل شده
که روابط لازم برای بدست آوردن این خازنها در مرجع مربوط آورده شده است. برای مود فرد شبکه خازنی به صورت زیر می-باشد
شکل-3شبکه خازنی معادل مود فرد دو خط کوپل شده
برای مود زوج نیز به صورت زیر است:
شکل-4شبکه خازنی مود زوج
در این تزویج کننده یک ناپیوستگی در پهنا بین خطوط انتقال w1 و w2 وجود دارد که معادل این ناپیوستگی در زیر آمده است:
شکل-5مدار معادل ناپیوستگی
روابط مربوط به استخراج خازن خودی و متقابل و خازن ناپیوستگی در پهنا در مرجع[10] آورده شده است. حال به استخراج ماتریس انتقال ساختار با استفاده از مود زوج و فرد میپردازیم.
-4مود فرد
برای مود فرد به پورت سه و چهار ولتاژ یکسان با 180 درجه اختلاف فاز اعمال میکنیم در نتیجه بر روی محور تقارن ساختار اتصال کوتاه داریم:
شکل-6مود فرد ساختار
