Розробка метало-діелектричної лінії передач

Огляд мікрохвильового діапазону стосовно телекомунікаційних систем. Особливості міліметрового та субміліметрового діапазонів. Основні види ліній передач: мікрополоскова лінія, металевий, жолобковий, діелектричний хвилевід. Розрахунок критичної частоти.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

ЗМІСТ

• ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ
• ВСТУП
• 1. ОГЛЯД МІКРОХВИЛЬВОГО ДІАПАЗОНУ СТОСОВНО ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМ
• 1.1 Причини освоєння мікрохвильового діапазону хвиль
• 1.2 Особливості міліметрового та субміліметрового діапазонів
• 1.2.1 Міліметровий діапазон
• 1.2.2 Субміліметровийдіапазон
• 2. ОСНОВНІ ВИДИ ЛІНІЙ ПЕРЕДАЧ
• 2.1 Мікрополоскова лінія
• 2.2 Хвилеводно-щілинна ЛП
• 2.3 Металевий хвилевід
• 2.4 Жолобковий хвилевід
• 2.5 Діелектричний хвилевід
• 2.6 Плосові лінії передачі
• 2.7 Квазіпланарні лінії передач
• 2.8 Хвилеводи П- і Н-Образного перетину
• 2.8 Нова лінія передач
• 2.9 Висновки за розділом 2
• 3.РОЗРОХУНОК ЕЛЕКТРО-ДІНАМІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ МОДУЛЮВАННЯ ЛІНІЇ ПЕРЕДАЧІ
• 3.1 Розкладання електро-магнітного поля
• 3.2 Знаходження поперечних складових ел.магнітного поля
• 3.3 Перевірка граничних умов
• 3.5 Розрахунок критичної частоти
• 4. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ РОЗРОБКИ МЕТАЛО-ДІЄЛЕКТРИЧНОЇ ЛІНІЇ ПЕРЕДАЧ НА ОСНОВІ Т-ОБРАЗНОГО РОЗГАЛУЖЕННЯ ПЛОСКИХ ХВИЛЬОВОДІВ
• 4.1 Доцільність виробництва продукту
• 4.2 Опис характеристик продукта
• 4.2.1. Найменування розробки
• 4.2.2 Призначення продукту
• 4.3 Оцінка ринку збуту
• 4.3.1 Сегментація ринку по споживачам
• 4. 3.2 Аналіз ємності сегментів ринку
• 4.3.3. Параметрична сегментація ринка
• 4.4 Розрахунок сметної вартості та ціни дослідницької роботи
• 4.4.1 Матеріальні витрати
• 4.4.2 Витрати на оплату праці
• 4.4.3 розрахунок додаткової заробітної плати
• 4.4.4 Відрахування на соціальні заходи
• 4.4.5 Накладні витрати
• 4.4.6. Розрахунок машиного часу
• 4.4.7 Калькуляція собівартості
• 5. ОХОРОНА ПРАЦІ І НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА
• 5.1 Загальні питання
• 5.2 Виробнича санітарія
• 5.3 Параметри мікроклімату
• 5.4 Вимоги до освітлення
• 5.5 Вимоги до рівнів шуму та вібрації
• 5.6 Вимоги щодо рівня неіонізуючих електромагнітних випромінювань, електростатичних та магнітних полів
• 5.7 Електробезпека
• 5.8 Пожежна безпека
• 5.9 Охорона навколишнього середовища
• 5.10 Висновок

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

ВЧ - високі частоти

ДС - діаграма спрямованості

ДХ - діелектричний хвилевод

ЖХ - жолобковий хвилевод

ІЛП - інтегральна лінія передачі

ЛП - лінія передачі

ММДХ - міліметровий діапазон хвиль

МХ - металевий хвилевод

НВЧ - надвисокі частоти

РРЛ - радіорелейна лінія

УВЧ - украй високі частоти

ХЩЛ - хвилеводно-щілинна лінія

СЛАР- система лінійних алгебраїчних рівнянь

ВСТУП

Телекомунікації здійснюють прийом і передачу інформації (звуку, зображення, тексту, даних) на різні відстані по різним електромагнітним системам (кабельним і оптоволоконним каналам, радіоканалам і різним провідним та безпровідним каналам зв'язку).

Зараз спостерігається швидкий розвиток телекомунікацій. Телекомунікаційні системи проникають в усі сфери життя. Вони впливають на економіку та суспільне життя людей.

Тобто, чим швидше будуть розвиватися телекомунікаційні системи, тим стрімкіший ріст буде спостерігатися в усіх сферах життя.

Таким чином: треба удосконалювати телекомунікації. Телекомунікаційні системи - це сукупність апаратно й програмно сумісного обладнання. Для передачі інформації використовують лінії передач - пристрої, які обмежують область розповсюдження електромагнітних коливань, які направляють потік електромагнітної енергії в заданому напрямку.

Дослідження ліній передачі хвиль - дуже важливе для технологій передачі інформацій.

Тому актуальним у наш час буде удосконалення ліній передач. Або створення нової, удосконаленої лінії передач для більш ефективної роботи інформаційних об'єктів.

У даному випадку ми будемо вести розробку метало-діелектричної лінії передач непарних хвиль на основі Т-подібного розгалуження плоских хвилеводів, що є актуальною в наш час.

Було визначено, що прототипна лінія з центральним діелектричним заповненням , але без діелектриков в плечах - є основою для різноманітних базових елементів телекомунікаційних систем, як наприклад антени й тривимірні інтегральні схеми (TDIC).



1. ОГЛЯД МІКРОХВИЛЬВОГО ДІАПАЗОНУ СТОСОВНО ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМ

1.1 Причини освоєння мікрохвильового діапазону хвиль

Міліметрові (ММ) і субміліметрові (Субмм) хвилі відповідають діапазону частот 100-1000 ГГц, який розділяє на шкалі електромагнітних хвиль радіочастотний і інфрачервоний діапазони. Ця розділова смуга в технічному відношенні відома як найбільш важкодоступна частина спектра через відсутність прийнятних генераторів випромінювання, приймачів, елементної бази, вимірювальних методик і необхідних знань про властивості матеріалів. Тим часом міліметрові і субміліметрові хвилі поєднують у собі добре освоєні сусідні радіочастотний і інфрачервоний діапазони, що робить їх надзвичайно перспективними для практичних додатків.

Потенційними перевагами діапазону міліметрових і субміліметрових хвиль є:

- висока спрямованість випромінювання;

- компактність приладів і обладнань;

- висока ємність каналів зв'язки;

- простота обробки сигналів;

- вигідні умови взаємодії з речовиною.

Міліметрові і субміліметрові хвилі застосовуються практично у всіх областях фундаментальної науки: у радіоастрономії й радіоспектроскопії, фізиці прискорювачів елементарних часток, молекулярній фізиці, діагностиці плазми, у біології, хімії, геофізиці, ґрунтознавстві та ін. Великі практичні застосування міліметрових і субміліметрових хвиль, починаючи від всепогодної передачі інформації в атмосфері й моніторингу навколишнього середовища й закінчуючи використанням на найбільш сучасних й технічно оснащених виробництвах, мікрохвильових методів контролю й керування конвеєрним складанням.

Спектроскопія конденсованих середовищ і природних об'єктів у діапазоні міліметрових і субміліметрових хвиль є пріоритетним і найбільш перспективним напрямком фізики міліметрових і субміліметрових хвиль. Зокрема, в Інституті загальної фізики РАН (Російська Академія Наук) розроблена унікальна експериментальна установка - спектрометр міліметрового і субміліметрового діапазону "Епсілон", який, уперше у світовій практиці, був створений у відділі Cубмілліметрової спектроскопії Інституті загальної фізики РАН на початку 80-х років, постійно модернізується й у цей час є кращим у світі спектрометром міліметрового і субміліметрового діапазону [1].

1.2 Особливості міліметрового та субміліметрового діапазонів

1.2.1 Міліметровий діапазон

До міліметрового діапазону прийнято відносити радіохвилі із частотою від 30 до 300 ГГЦ і довжиною від 10 до 1мм. Саме ці два параметри й визначають основні переваги й недоліки діапазону.

Міліметровий діапазон ставши досить перспективний саме останнім часом, коли потреба у високих швидкостях вийшла за межі можливостей більш традиційних НВЧ-Діапазонів - 5 ГГц і близьких до нього. З іншого боку, більш високочастотні й швидкісні діапазони, зокрема 57-64 ГГц, які на Заході дозволяється використовувати без усяких ліцензій, мають дуже слабкі вікна прозорості. Загасання сигналу в повітрі занадто велике через атмосферний кисень. На більш високих частотах непереборною перешкодою сигналу виявиться навіть туман, а для лазерних ліній атмосферної оптики FSO (Free Space Optics) - дим і пив.

Переваги:

Гігабітні швидкості передачі даних. Висока несуча частота дозволяє задіяти для передачі сигналу широку смугу частот і використовувати прості методи модуляції, знижуючи навантаження на цифровий сигнальний процесор, а в перспективі - довести швидкість до 10 Гбит/с і вище.

Компактні й технологічні випромінювачі. У міліметровому діапазоні частот навіть короткий провідник стає дуже ефективним випромінювачем. Це дає можливість із мінімальними витратами будувати фазировані антенні решітки MIMO (Multiple Input Multiple Output) і навіть розміщати їх безпосередньо на мікросхемі трансивера.

Дуже вузькі діаграми спрямованості. Для формування променів шириною менш одного градуса можуть використовуватися прості параболічні антени діаметром менш 30 см. Дворазове збільшення діаметра такої антени підвищує її ефективність в 20 разів, що еквівалентно використанню замість стомілліваттного - двухваттного НВЧ-Підсилювача. До такого ж ефекту - під час відсутності в повітрі кисню й пар води - привело б і скорочення вдвічі довжини хвилі.

Висока електромагнітна сумісність. ММДХ-устаткування, перебуваючи навіть у безпосередній близькості, дуже слабко впливає один на одного. Ефекти дифракції, через малість довжини хвилі в порівнянні з розмірами антени, незначні, отже, практично вся енергія «йде» у головну пелюстку діаграми спрямованості. Відбиття від провідних поверхонь (металевих дахів і т.п.), внаслідок малої довжини хвилі й механічних нерівностей, що перевищують до...