Реферати українською » Коммуникации и связь » Дільники потужності на микрополосковой лінії


Реферат Дільники потужності на микрополосковой лінії

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Курсова робота


Тема:

">Делители потужності наМПЛ"


1. Коротка теорія

Нині сферу застосування радіоелектронних засобів розширюється, комплекси радіосистем стають дедалі більше складними, це цілком стосується й радіотехніці НВЧ діапазону. У зв'язку з розширенням фізичних можливостей радіоелектронної апаратури у часто необхідно як випромінювати і приймати НВЧ сигнал, але й виробляти його обробку та перетворення, тому ускладнюються НВЧ схеми й у старому виконанні стають громіздкими, тому виникла потреба створення мініатюрних схем що працюють у НВЧ діапазоні.

>Миниатюризация схемних рішень радіоапаратури нині реалізується з допомогою гібридних плівкових і твердотільних мікросхем. Найбільші успіхи у цьому плані свої досягнуто у сфері низьких частот. Проте методи конструювання й технологія виготовлення низькочастотних схем неможливо знайти перенесені схеми НВЧ діапазону, бо між цими пристроями вмикроисполнении є велика кількість відмінностей.

До радіотехнічним пристроямСВЧ-диапазона пред'являються жорсткі вимогами з зниження собівартості, підвищенню надійності, зменшенню габаритів та значимості. Сьогодні вага і габарити стали чинниками, обмежують застосування НВЧ апаратури, особливо у мобільних установках – на борту наземного і водного транспорту, а про літальних апаратах. Тому використання мініатюризації і мініатюризації елементів та вузлів на НВЧ у сучасній радіоелектроніки є актуальним.

У порівняні з звичайній апаратуроюмикрополосковие іполосковие схеми більш трудомісткі з розробки, оскільки зв'язок між елементами схеми з допомогою крайових полів і полів випромінювання важче піддається обліку, розрахунок багатьох елементів схеми виробляється наближено, а підстроювання готових схем утруднена. Остаточні розміри схем доводиться відпрацьовувати шляхом перебору безлічі варіантів. Широке розвиток виробництва і поширенняполосковой імикрополосковой техніки обумовлена тим, що до її виготовлення можна застосувати технологію друкованих плат, наприклад, травлення друкованих провідників чи вакуумне напилювання.

Застосування інтегральної технології дозволяє собі з успіхом виконувати завдання зі створення АФУ за дуже жорстких і суперечливих вимоги доелектродинамическим, аеродинамічним,габаритним, ваговим,стоимостним, конструктивним та інших параметрами.

1.1 Мости іделители потужності

У техніці НВЧ мостові схеми зазвичай використовують якделители потужності на два каналу (на рівних відносинах за високої розв'язки з-поміж них) як ібалансние змішувачі із високим розв'язкою між вхідними каналами. З використанням бруківці схеми як дільника, енергія подається в плече 1, розподіл потужності енергії відбувається у рівному співвідношенні між плечима 2 і 4, а під час подачі потужності плече 2 енергія розподіляється між плечима 1 і трьох. У першому випадку в плечі 3, тоді як у другому – в плечі 4 встановлюєтьсяоконечная навантаження. З використанням бруківці схеми як змішувача енергія подається в плечі 1 і трьох, вихідними плечима будуть 2 і 4.

1.2Кольцевие ішлейфние мостові схеми

Мостові схеми як кільця характеризуються такими основними параметрами:

– розв'язкою між каналами, визначене за такою формулою


деР2 і Р4 – величини потужностей на вихідних каналах (під час подачі потужності 1 канал);

– розподілом потужності з вихідним каналам.

Розрахунок бруківці схеми зводиться до визначення середнього діаметраdср і ширини кільцяbк при заданих значеннях хвильового опоруZ0 живильної лінії робочої довжині хвилі0. Відстань між осями має бути , а, по довгою боці . Довжина середньої лінії кільця визначається з формули з цього формули .

>Волновое опір кільцяZк визначається з співвідношення .

>Рис. 1. Конструкція кільцевого мосту

>Ширина смужки кільцяWк визначається аналогічно ширині основний смужки. Для більшої компактності бруківку схему можна виконати як прямокутника.


>Рис. 2. Конструкція шлейфного мосту

Така схема називаєтьсяшлейфной. Розміри прямокутника визначаються за такою формулою

>Волновое опір смужок прямокутної бруківці схеми визначається з висловлювання

>Ширина смужки шлейфу визначається аналогічно ширині основний смужки за такою формулою.

1.3Бинарниеделители потужності

>Бинарнимделителем потужності (БДМ) називають2|1+N|-полюсник, у якомуN-1делителей, кожен із яких ділить потужність навпіл. Поодинокіделители у випадку з'єднані між собою однаковими відрізками ліній довжиною lз. У більшості приватних випадках lз = 0 іделители з'єднуються між собою безпосередньо. Структура БДМ визначається кількістю N = 2n (n = 1, 2, 3, …) каналів розподілу. У цьому: n = 1; N = 2 – одиночний дільник; (2 3) –полюсник; n = 2; N = 4 –четирехканальний БДМ; (2 5) –полюсник; n = 3; N = 8 –восьмиканальний БДМ; (2 9) –полюсник тощо.

Ми розглядатимемо БДМ, що з однакових ланок; БДМ з неоднакових ланок розраховуються іншими методами. Широко поширений варіант реалізації БДМ містить однакові кільцевіделители потужності (КРМ).

де функція внесеного загасання у своїй

 

l – довжина відрізків лінії передачі, коефіцієнт n визначається обраним числом каналів N = 2n.

Звідси випливає, що зі збільшенням N розширюється смуга пропускання і збільшується величина пульсацій; наявність з'єднувальних ліній призводить до розширенню смуги пропускання за погодженням. Найбільший ефект характеризується ,

Властивості БДМ, побудованого на однаковихКМД, можна розгледіти з прикладучетирехканального (N = 4) дільника. Порівняльна оцінка БДМ і КРМ показує, що перехідний згасання БДМ одно подвоєному перехідному загасанню одиночній КРМ; розв'язка між вихідними плечима різних КРМ, які входять у БДМ, більше розв'язки між вихідними плечима КРМ на величину перехідного загасання; розв'язка між вихідними плечима, які належать у тому ж КРМ (у складі БДМ), більше, цим між тими самими плечима у разі одиночних КРМ.

На центральної частоті потужність, яка надходить БДМ, ділиться порівну між каналами. У зоні частот спостерігається нерівномірність розподілу між каналами, що визначається коефіцієнтом

де Р1 і Р N – потужності першій дії іN-м каналах, певні межах смуги пропускання.

Нерівномірність розподілу перебувати за графіками видно, що оптимізація дільника критерієм нерівномірності розподілу потребує коригування перехідного загасання АЛЕ.

>Диссипативние втрати у БДМ оцінюються з розрахунку 0,3дБ однією щабель розподілу.

1.4Пленочниерезистори

Уполоскових схемахрезистори використовують як НВЧ елементів,оконечних навантажень і входять до складу низькочастотних ланцюгів управління і продукти харчування. Застосовуютьсярезистори двох типів: з зосередженими параметрами (набагато меншою довжини хвилі в лінії) і з розподіленими параметрами.Предпочтительная форма резистора з зосередженими параметрами – прямокутна.Резистор, включений уполосковую лінію, є відрізок лінії передачі, виконаний із матеріалу з великим поверховим опором.Входное опір резистора


,

де – номінальне опір резистора (RP.S – поверхове опіррезистивного ділянки); З – ємність резистора. При виведення передбачалося, що ; L –индуктивность. Ємність З можна оцінити за такою формулою для плоского конденсатора. У НВЧрезисторах існує розподіленашунтирующая ємність ЗР, на високих частотах виникає послідовнаиндуктивность. У випадку наявність паразитною ємності приводить до зменшення опору R1 на високих частотах проти R постійному струмі.

Під час проектування резисторів є вибір такого перекриття N, у якому спостерігається стабілізація перехідного контактного опору. Рекомендується для опорів 25…50ОмN=0.7…0.5 мм; 50…200ОмN=0.5…0.4 мм; 200…500ОмN=0.4…0.2 мм. для резисторів які мають b <, елемент стикування з смужкою, розширений проти його робочої частиною, повинен виступати з-під провідникової плівки на відстань1 в 1,5…2 разу що перевищує помилку на суміщення верств під час виготовлення плати, тобто.див< 0,1 b. Такі виступи допускаються для резисторів з опором 50…100Ом.Ширина проводить плівки на місці стикування її зрезистивной повинна перевищувати ширину останньої на2 (щонайменше подвійного допуску на суміщення верств). Насправді для резисторів встановлюють номінальну ширину 200мкм, довжину 300мкм (принапилении через маску), довжину, і ширину 50мкм, зазори міжрезистивними ділянками 200 і 80мкм залежно від способу виготовлення.Малогабаритние плівковірезистори з зосередженими параметрами довжиною до 1 мм використовуються до 18 ГГц,резистори більшої площі – на частотах трохи більше 1–2 ГГц. Однією з засобів зменшенняшунтирующей ємності резистора є видалення екранної металізації підрезистором.


1.5 Вибір типуполосковой лінії

Таблиця 1

Типполосковой лінії >Сечение смужки Переваги Недоліки
Несиметричнаполосковая лінія (малим = 2…3 підкладки)

Малі габарити, малу, низька вартість, не вимагає кріплення Великі втрати, відсутністьекранировки
>Микрополосковая (з великим > 10)

Нам оптимальним ємикрополосковая лінія (>МПЛ), оскільки він має найменшими габаритами, вагою і викликає конструктивних труднощів.

1.6 Вибір матеріалу підкладки

ДляМПЛ потрібно матеріал, у якого високим (порядку 9.5), малими втратами, сталістю широтою діапазону частот (тобто. малим кількістю домішок), малої пористість, високоїтеплопроводностью, низькою вартістю.

УМПЛ, які у гібридних інтегральних схемах (ІВ), знаходять застосування такі матеріали, як кераміка, сапфір,ситалл. Основою кераміки є глиноземAl2>O3.Високоглиноземистая кераміка є порівняно недорогим матеріалом, має низькі втрати, високудиелектрическую проникність, малі температурні зміни електричних параметрів.

Таблиця 2

Матеріал підкладки > >tg

>Теплопроводность,

>Поликор 99,8%Al2>O3

9,8

1*

0,06 – 0,09

Нашій схеми ми вибираємополикор 99,8%Al2>O3, оскільки вона має високудиелектрическую проникність, низькі втрати, та порівняно недорогий.

1.7 Вибір матеріал провідників

Матеріал провідників вМПЛ повинен мати високу електропровідність, малу величину температурного коефіцієнта опору, хорошу адгезію до підкладці, хорошу розчинність в хімічномутравителе, легко осідати при вакуумномунапилении чи заподіянні гальванічним методом.

Таблиця 3

Метал >Ag >Cu W >Mn >Rt >Cr >Ta >Au

>Объемная провідність,

6,17 5,8 1,78 1,76 0,91 0,77 0,64 4,1

>Нормированная товщинаскин-слоя ,мкм

2,03 2,09 3,76 3,8 5,2 5,75 6,26 2,19

З вимог провідності і дешевизни вибираємоCu.


2. Електричний і конструктивний розрахунок

2.1Расчет основнийМПЛ

>Волновое опір вибираємо 50Ом. Товщину підкладки виберемо стандартну 1 мм. З вибраних величин і властивостей матеріалу підкладки визначимо ширину металевої смужки:

ОскількиА>1.52 то, врахувавшиh=1 мм, ширину смужки визначимо за такою формулою

мм

>Найдем критичну частоту

ГГц

>Определим втрати уМПЛ. Втрати вМПЛ складаються з втрат надходжень удиелектрике, втрат надходжень у провіднику та збільшення втрат на випромінювання.Потерями на випромінювання ми нехтуємо оскільки вони незначні.


>Определим розміри корпусуМПЛ

Ширіну екрана a при малої товщині смужки рекомендується вибрати більше4W. Для розрахованоїМПЛ а можна вибрати рівним 4 мм. Відносне відстань між екраном і смужкою (b-h)/h беруть рівним 10. Звідси b =9 мм.

2.2Расчет кільцевого мосту

>Волновое опір кільця мосту

>Ом

>Определим ширину смужки кільця. З огляду на, що товщина підкладки 1 мм, одержимо:

 мм


Розміри мосту залежить від довжини хвилі в кільці

>Определим параметри мосту:

2КСВ

3 розбаланс амплітуд


4 розв'язка ізольованого плеча

(>b-h)/h =10, відстань від смужки до екрана буде також рівним 9 мм.

2.3Расчет шлейфного мосту

>Шлейфний міст розрахуємо аналогічно.

>Волновое опір шлейфів буде рівним хвильовому опору основний лінії, хвилеве опір відрізків лінії між шлейфами


Довжина лінії між шлейфами дорівнюватиме чверті довжини хвилі у ній.

Параметри мосту:

1 втрати потужності

2КСВ

3 розбаланс амплітуд

4 розв'язка ізольованого плеча


2.4Расчет бінарного дільника потужності

>Определим геометричні розміри дільника потужності.

Довжинарезистивного елемента 1 мм.

Відстань від смужки до екрана також одно 9 мм.


3. Технологія виготовлення устрою

 

3.1 Підготовчі технологічні операції

>Подготовительними є такі операції: різка підкладок, виготовлення отворів, склейка підкладок, очищення і підготовка поверхонь підкладок.

>Резку підкладок виробляють спочатку або кінець технологічного циклу. При малих геометричних розмірахмикрополосковой плати застосовуютьмультиплицированнийфотошаблон з передбаченимизазорами між схемами на ширинуреза, і різання проводять у кінці технологічного циклу. Поділ підкладок з неорганічних діелектриків здійснюють двома шляхами:

1.Диелектрическая підкладка з допомогоютермопластинчатого каніфольного складу приклеюється до скляному підставі.Резка проводитися алмазними дисками діаметром 75…100 мм, завтовшки 0,1…0,3 мм на спеціальному верстаті чиполуавтомате, ширинареза 0,5…0,8 мм.

2.Скрайбирование алмазним різцем й наступна ламка пластин (рекомендується для підкладок завтовшки до 0,5 мм). Глибина надрізи – до 0,5 товщини пластини. Прискрайбировании втрати матеріалу мінімальні, оскільки ширина лінії надрізи 0,05 мм

3.Лазерноескрайбирование. Забезпечує чудове якістьреза, проте відчутно щодо порушень технологій і вимагає високої культури виробництва.

Існують три способу виготовлення отворів вподложках з неорганічних діелектриків:

1.Скоростное свердління – застосовується під час виготовлення отворів діаметром 0,8 мм проводитися з допомогою перфорованих діамантових свердел. Одним свердлом свердлять до 10 отворів. При серійне виробництво свердління роблять за кондуктору, має оцінку базового кута.

2. Ультразвуковепробивка отворів – найбільш універсальна, дає можливість отримувати отвори будь-який конфігурації, і навіть проводити одночасну пробивання близько розташованих отворів. Наприклад, дляпробивки отворів для висновків транзистора виготовляють концентратором, у якому інструмент є систему із трьох твердосплавних циліндрів.

3. Лазернапробивка отворів – практично єдина, що дозволяє пробити отвори діаметром 0,05…0,5 мм.

>Склейка підкладок застосовується до створення комбінованих підкладок, наприкладситалл-ферритових.Обезжиренние підкладки склеюютьепоксидним клеєм у спеціальній пристосуванні.

При відмиванню підкладок перед вакуумним напилюванням використовують різні способи видалення забруднень: хімічні реакції; механічна очищення (>кистевая обробка, розпорошення реактиву, кип'ятіння, ультразвукова обробка тощо.); розчинення забруднень (жирів в розчинниках, солей у воді й ін.). Найпоширенішою єкислотно-щелочная обробка. Видаленняканифольних мастик і знежирення проводиться послідовної обробкоюгидрофобним ігидрофильними розчинниками. Потім проводиться кислотна обробка при нагріванні і лужне обробка вперекисно-аммиачной суміші з допомогою ультразвуку. Обробка у гарячій хромової суміші, сірчаної і соляної кислотах можуть призвести до розм'якшенню поверхневого шаруситаллов як наслідок, погіршення адгезії напилених плівок. Остання операція – відмивання підкладок вбидистиллированной воді із наступною сушінням на центрифузі чи обробка підкладок в парах розчинників у спеціальних камерах. Бистрим і ефективнішим способом відмивання підкладок є «>фреоновая технологія». Перспективнаплазмохимическая очищення підкладок, забезпечує атомарне чисту поверхню.

Під час підготовки підкладок підхимико-електролитическуюметаллизацию передбачають зазвичай попереднє збільшення ступеня шорсткості –матирование поверхні. Дляматирования підкладок зситалла використовують сумішHF+H2>SO4, Потім механічна зачистка, Оскільки поверхні утворюєтьсямягкотравленний нерозчинний шар. Це може бути викликане як освітою нових нерозчинних продуктів реакції, і тим, що швидкість дифузіїтравителя вситалл перевищує швидкість травлення. Більше технологічно використання шліфованогоситалла із наступною обробкою у гарячих кислотах: H2>PO4 +H2>O;HNO; HCl. Складність хімічної обробкиситаллов обумовлена

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація