А.А. СЛАДКОВ

 

Московский инженерно-физический институт

(государственный университет)

 

РАСЧЕТ ФУНКЦИЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И ДОПУСКОВ НА РАЗМЕРЫ РЕГУЛИРУЕМЫХ НАПРАВЛЕННЫХ ОТВЕТВИТЕЛЕЙ

 

Приведены расчетные характеристики функций чувствительности и допусков на размеры 3-х и 12,5 децибельных регулируемых направленных ответвителей, полученые с использованием трехмерной программы HFSS.

 

В работе [1] рассмотрены два варианта регулируемых направленных ответвителей с переходным ослаблением 3 и 12,5 децибела, сконструированных на базе волновода прямоугольного сечения с размерами 165,1х82,5 мм. Регулировка переходного ослабления осуществляется на +/- 1 децибел относительно номинальных значений при сохранении высокой направленности (более 25 дБ) за счет изменения положения подвижных дроссельных поршней в прямоугольных волноводах, расположенных с двух сторон перпендикулярно основным волноводам и симметрично относительно отверстий связи.

С целью определения допусков на размеры, обеспечивающие получение указанных параметров, были проведёны расчеты чувствительности направленности D, переходного ослабления С и обратные потери R к изменению геометрических параметров ответвителей. Указанные параметры выражаются через коэффициенты матрицы рассеивания [S] следующим образом C=-20lgS14, D=20lgS14/S13, R=20lgS11. В случае однодырочного 3дБ ответвителя к таким размерам относятся ширина отверстия связи, h, толщина перегородки между волноводами, t, широкая стенка вспомогательных волноводов, L, высота и глубина плавного перехода в месте подсоединения вспомогательного волновода, s и sh.

В случае двухдырочного 12,5 дБ направленного ответвителя к указанным размерам добавляется еще ширина перемычки между отверстиями, a. Номинальными размерами для 3 дБ направленного ответвителя являются следующие: L=276мм, h=322мм, s=19мм, sh=71мм, t=4мм, a=165,1мм, b=82.55мм, d=217мм и значения D=36дБ, C=3,3дБ, R=39,2дБ. Номинальными размерами для 12,5 дБ направленного ответвителя являются следующие: L=276мм, h=80мм, T=100мм s=19мм, sh=77мм, t=4мм, a=165,1мм, b=82.55мм, d=218мм и значения D=37,1дБ, C=12,6дБ, R=37,8дБ. Для определения чувствительности производились расчеты характеристик D,C,R при изменении последовательно каждого размера относительно номинального значения как в сторону уменьшения его, так и увеличения.  В качестве примера в таблицах 1,2 приведены результаты расчетов чувствительности параметров D и C для 3 дБ ответвителя при увеличении и уменьшении соответствующих размеров при положениях дроссельных поршней d, обеспечивающих необходимый диапазон изменения переходного ослабления. В этих таблицах чувствительность qi есть отношение изменения параметра в децибелах к изменению соответствующего i-размера на 1мм. Из приведеных данных были установлены следующие допуски на основные рамеры L=276.0+/-0.5мм, h=322+/-2мм, s=19+/-1мм, sh=71+/-1мм, t=4.0+/-0.5мм, p=141+/-2мм, sk=140+/-1мм,  a=165,1+/-1.0мм, b=82.55+/-1.00мм. Аналогично были получены функции чувствительности и допуски для 12,5 дб направленного ответвителя L=276.0+/-0.5мм, h=80+/-1мм, T=100+/-1мм s=19+/-1мм, sh=77+/-1мм, t=4.0+/-0.5мм, p=135+/-2мм, sk=90+/-1мм, a=165,1+/-1.0мм, b=82.55+/-1.00мм. Также были рассмотрены отклонения в размерах волноводов, как к увеличению и уменьшению одновременно обоих, так и к асимметричному изменению их размеров. Влияния таких отклонений укладываются в те же допуски.

 

Таблица 1. Оценки чувствительности направленности к изменению геометрических размеров

однодырочного направленного ответвителя

d, мм

qL,

дБ/мм

qt,

дБ/мм

qh,

дБ/мм

qsh,

дБ/мм

qs,

дБ/мм

к

увеличению

208

1.7

1.2

-0.8

0.6

-1

214

2.2

4.2

-0.93

1.4

1.4

231

-1.5

1.4

-0.2

-0.3

-2

к

 уменьшению

208

-1.8

-1.8

1.07

-0.5

0.1

214

-1.6

-2.4

1.77

-0.6

-1.2

 

Таблица 2. Оценки чувствительности переходного ослабления к изменению геометрических размеров

однодырочного направленного ответвителя

d, мм

qL,

дБ/мм

qt,

дБ/мм

qh,

дБ/мм

qsh,

дБ/мм

qs,

дБ/мм

к

увеличению

202

0.1

0.04

-0.01

0

0.05

208

0.9

0.04

-0.01

0

0.05

214

0.8

0.01

-0.02

0

0.04

к

 уменьшению

202

-0.12

-0.04

0.01

0

-0.09

208

-0.13

-0.06

0.01

0

-0.06

214

-0.1

-0.06

0.02

0

-0.04

 

 

Список литературы

 

1.        Завадцев Д.А.,.Завадцев А.А, Каминский В.И., Собенин Н.П. Расчет характеристик направленных ответвителей для мощных ВЧ трактов ускорителей. Научная сессия МИФИ-2001, Сборник научных трудов, том 7, стр.102-103, 2001.