Mikrodalga Mühendisliği - Mikrodalga Cihazları
Tıpkı diğer sistemler gibi, Mikrodalga sistemleri, hepsi dalga kılavuzları veya koaksiyel kablo veya iletim hattı sistemleriyle bağlanan, esas olarak bir ucunda kaynak ve diğerinde yük bulunan birçok Mikrodalga bileşeninden oluşur.
Dalga kılavuzlarının özellikleri aşağıdadır.
- Yüksek SNR
- Düşük zayıflama
- Daha düşük ekleme kaybı
Waveguide Mikrodalga Fonksiyonları
4 portlu bir dalga kılavuzu düşünün. Güç bir bağlantı noktasına uygulanırsa, bir kısmı aynı bağlantı noktasından yansıyan bazı oranlarda 3 bağlantı noktasının hepsinden geçer. Bu kavram aşağıdaki şekilde açıkça tasvir edilmiştir.
Saçılma Parametreleri
İki bağlantı noktalı bir ağ için, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, güç bir bağlantı noktasına uygulanırsa, az önce tartıştığımız gibi, gücün çoğu diğer bağlantı noktasından kaçarken, bir kısmı aynı bağlantı noktasına geri yansır. Aşağıdaki şekilde, eğerV1 veya V2 uygulanır, sonra I1 veya I2 akım sırasıyla akar.
Kaynak karşı bağlantı noktasına uygulanırsa, iki kombinasyon daha dikkate alınacaktır. Bu nedenle, iki bağlantı noktalı bir ağ için, 2 × 2 = 4 kombinasyonların oluşması muhtemeldir.
Bağlantı noktalarından saçılırken ilişkili güçlere sahip hareket eden dalgalar, Mikrodalga birleşimi S-Parametreleri veya Scattering Parametersmatris biçiminde temsil edilen, "Scattering Matrix".
Saçılma Matrisi
Bir Mikrodalga bağlantısının çeşitli giriş ve çıkış portları arasındaki tüm güç ilişkileri kombinasyonlarını veren bir kare matristir. Bu matrisin elemanlarına"Scattering Coefficients" veya "Scattering (S) Parameters".
Aşağıdaki şekli düşünün.
Burada kaynak $ i ^ {th} $ hattı üzerinden bağlanırken, $ a_1 $ olay dalgası ve $ b_1 $ yansıyan dalgadır.
$ B_1 $ ile $ a_1 $ arasında bir ilişki verilirse,
$$ b_1 = (yansıma \: \: katsayı) a_1 = S_ {1i} a_1 $$
Nerede
$ S_ {1i} $ = $ 1 ^ {st} $ satırının yansıtma katsayısı (burada $ i $ giriş bağlantı noktası ve $ 1 $ çıkış bağlantı noktasıdır)
$ 1 $ = $ 1 ^ {st} $ satırından yansıma
$ i $ = Kaynak $ i ^ {th} $ satırına bağlı
Empedans eşleşirse, güç yüke aktarılır. Yük empedansı karakteristik empedans ile uyuşmuyorsa olası değildir. Ardından yansıma gerçekleşir. Bu, eğer
$$ Z_l \ neq Z_o $$
Ancak, bu uyumsuzluk birden fazla bağlantı noktası için varsa, örneğin $ 'n' $ bağlantı noktaları, o zaman $ i = 1 $ - $ n $ (çünkü $ i $, $ 1 $ ile $ n $ arasındaki herhangi bir satır olabilir).
Bu nedenle, biz var
$$ b_1 = S_ {11} a_1 + S_ {12} a_2 + S_ {13} a_3 + ............... + S_ {1n} a_n $$
$$ b_2 = S_ {21} a_1 + S_ {22} a_2 + S_ {23} a_3 + ............... + S_ {2n} a_n $$
$$. $$
$$. $$
$$. $$
$$. $$
$$. $$
$$ b_n = S_ {n1} a_1 + S_ {n2} a_2 + S_ {n3} a_3 + ............... + S_ {nn} a_n $$
Bütün bunlar bir matris formunda tutulduğunda,
$$ \ begin {bmatrix} b_1 \\ b_2 \\ b_3 \\. \\. \\. \\ b_n \ end {bmatrix} = \ begin {bmatrix} S_ {11} & S_ {12} & S_ {13 } & ... & S_ {1n} \\ S_ {21} & S_ {22} & S_ {23} & ... & S_ {2n} \\. &. &. & ... &. \\. &. &. & ... &. \\. &. &. & ... &. \\ S_ {n1} & S_ {n2} & S_ {n3} & ... & S_ {nn} \\ \ end {bmatrix} \ times \ begin {bmatrix} a_1 \\ a_2 \\ a_3 \\. \ \. \\. \\ a_n \ end {bmatrix} $$
Column matrix [b] $ Scattering matrix $ [S] $Matrix $ [a] $
$ \ Left [b \ right] $ sütun matrisi yansıyan dalgalara veya çıktıya karşılık gelirken, $ \ left [a \ right] $ matrisi olay dalgalarına veya girdiye karşılık gelir. $ N \ times n $ sırasındaki saçılma sütun matrisi $ \ left [s \ right] $ yansıma katsayılarını ve iletim katsayılarını içerir. Bu nedenle,
$$ \ left [b \ right] = \ sol [S \ sağ] \ sol [a \ sağ] $$
[S] Matrisinin Özellikleri
Saçılma matrisi $ [S] $ matrisi olarak gösterilir. $ [S] $ matrisi için birkaç standart özellik vardır. Onlar -
-
$ [S] $ her zaman kare bir sıra matrisidir (nxn)
$ [S] _ {n \ kere n} $
-
$ [S] $ simetrik bir matristir
yani, $ S_ {ij} = S_ {ji} $
-
$ [S] $ üniter bir matristir
yani, $ [S] [S] ^ * = I $
Herhangi bir satır veya sütunun her bir teriminin çarpımının, diğer herhangi bir satır veya sütunun karşılık gelen terimlerinin karmaşık eşleniği ile çarpımının toplamı sıfırdır. yani
$$ \ sum_ {i = j} ^ {n} S_ {ik} S_ {ik} ^ {*} = 0 \: \: k \ neq j $$ için
$$ (k = 1,2,3, ... \: n) \: ve \: (j = 1,2,3, ... \: n) $$
-
$ K ^ {th} $ bağlantı noktası ile birleşim noktası arasındaki elektriksel uzaklık $ \ beta _kI_k $ ise, $ k $ 'ı içeren $ S_ {ij} $ katsayıları $ e ^ {faktörüyle çarpılacaktır - j \ beta kIk} $
Önümüzdeki birkaç bölümde, farklı Mikrodalga T bağlantı türlerine bir göz atacağız.