|
Kategorie: Diplomové, bakalářské práce |
Tento dokument chci!
Dobře známý dielektrický vlnovod se zemní deskou dosahuje v oblasti milimetrových vlnzajímavých výsledků. Oproti běžným typům vedení a vlnovodů se vyznačuje především svýmnízkým průchozím útlumem pro kmitočty blížící se 100 GHz. Tato práce se detailně zabývájeho vlastnostmi a především typem úpravy vysokopermitivitního substrátu pro dosaženíimplementace vlnovodu do dielektrické desky (SIIG). Práce dále obsahuje i návrhy pro různézpůsoby přechodu z běžně používaných vedení a vlnovodů. Za pomoci simulace, využívajícímetodu konečných prvků, je dosaženo hodnoty útlumu pod hranici 2 dB, která odpovídá délcevlnovodu 2 cm a obsahuje mimo samotného vlnovodu i dvojici přechodů. V neposlední řaděje v této práci navržen také způsob výroby a uplatnění SIIG vlnovodu v praxi.
3 Obdélníkový kovový vlnovod WR-10
Pro nadcházející text bude výhodné bližší seznámení zástupcem kovových vlnovodů.1)
Pomocí jednoduchého dosazení lze také přijít závislost: čím větší bude relativní
permitivita vlnovodu, tím menší bude kritický úhel pro dokonalý odraz.
. jednoduchého
výpočtu (viz [2]) může dopočítat jeho kritické frekvence:
=
∗
×
∗
+
∗
(2. Analyzovanými parametry budou: činitel odrazu vstupu (s11 parametr) a
průchozí útlum vedení (s21 parametr). Proto také relativní
permitivita vlnovodu musí být vždy značně vyšší, než permitivita okolí.
Jako nejpoužívanější prvek pro zvolený kmitočet používá vlnovod označením WR-10,
pro který výrobci doporučují aplikaci frekvenci vyšší než GHz, tedy právě požadovanou
oblast milimetrových vln.2) vyjde
fkrit 59,01 GHz.
Proto také známe spíše pod označením "optická vlákna".
2.4.
Dielektrické vlnovody dnešní době nejčastěji používají pro vedení optických vln. Rozsah frekvence pro simulaci navolen 40,
respektive 110 GHz. neposlední řadě zde hraje roli váha a
výsledná cena vlnovodů. ovšem neznamená, jejich
pole působnosti omezené pouze techniku využívající světlo přenosu informací. Oproti doporučení výrobců tedy zde teoretická rezerva více jak GHz,
ve které měl vlnovod bez problémů pracovat. Krok simulace zvolen GHz, který pro detailní analýzu
nebyl vhodný, ovšem pro získání hrubé představy funkci vedení bude plně dostačující. Další jejich velká
výhoda jednoduchosti výroby, obzvláště při realizaci ohybů podobných pokusů na
geometrické přizpůsobení okolním podmínkám.
Výsledky simulace pro úsek vedení délce jsou graficky vyvedeny obr 2. Jeho rozměry jsou: 2,54 1,27 mm. Plášť vlnovodu tvořen vodivým kovem, střed vyplněn ve
standardních podmínkách vzduchem. Jsou
výbornou alternativou oblasti milimetrových vln.3 2.2)
kde jsou rozměry průřezu vlnovodu, jsou vidová čísla označuje rychlost světla. Vlnovod praxi používá například pro distribuci signálu z
měřících zařízení Dopplerova jevu, tedy běžných dopravních radarů, pracujících nejvyšším
zvoleném kmitočtu GHz. Vlivem vodivé nedokonalosti kovového povrchu dochází při
odrazech stěnách ztrátám, které narůstajícím kmitočtem stále rostou. Oproti vlnovodům kovovým, které na
takovýchto kmitočtech také používají, mají velkou výhodu menším průchozím útlumu vln,
které vlnovodem šíří.
Pokud budou tohoto elementárního modelu dosazeny hodnoty představeného vlnovodu
WR-10, lze vypočítat kritickou frekvenci pro dominantní vid TE10, která (2. Pro ověření teorie zároveň pro seznámení
se výstupními daty dalšího vyhodnocování bude část takovéhoto vedení namodelována a
simulována.11
K dokonalému odrazu dochází, pokud úhel dopadu větší, než kritický úhel αk, pro
který platí vztah:
sin (2
