KOMPAKTNI SPREŽNICI OD PREREZANIH KOAKSIJALNIH KABLOVA

1. VEDRAN KRHAČ KOMPAKTNI SPREŽNICI OD PREREZANIH KOAKSIJALNIH KABLOVA

2. ZAŠTO? • Spregnuti prerezani koaksijalni kablovi omogućuju spregu za 50 i 75 omske sisteme

3. KAKO? • Pomoću preciznih kompjuterski potpomognutih inženjerskih alata (CAE) • Upotrebom osnovnih formula za proračun dimenzija • Analitički izrazi se pojednostavljuju pomoću metode konačnih elemenata (FEM)

4. KAKO? • FEM analiza se lako može implementirati u moderne CAE programske alate za dizajn mikrovalnih i bežičnih komponenti

5. KARAKTERISTIKE • Koeficijent sprege: 10 – 40 dB • Dielektrična konstanta: 1 – 10 za 50 omske sustave • Dielektrična konstanta: 1 – 5 za 75 omske sustave

6. KARAKTERISTIKE • Visoka usmjerenost • Niski OSV • Dobra izolacija • Velika otpornost na EM smetnje • Sposobnost korištenja visokih snaga • Niska cijena • Nije potrebno metalno kućište

7. SLIKA 1. Poprečni presjek sprežne linije sa prerezanim koaksijalnim kablovima

8. DIMENZIJE • rc – polumjer unutarnjeg vodiča • rb – polumjer vanjskog vodiča • εr – dielektrična konstanta unutrašnjosti kabla • h – dubina rezanja

9. JEDNADŽBA 1 • Dubina rezanja određena je slijedećom jednadžbom:

10. DIMENZIJE • Postoji mnogo tehnika za točno određivanje dimenzija • Često zahtijevaju mnogo vremena i vrlo su zamorni • Zbog toga se primjenjuje FEM analiza u kombinaciji s tehnikom prilagodbe krivulja

11. USPOREDBA NUMERIČKIH REZULZATA SLIKA 2. Karakteristična impedancija 50 Ω SLIKA 3. Karakteristična impedancija 75 Ω

12. JEDNADŽBA 2 • Dubina rezanja se može napisati:

13. … • 50 omski sustavi: • 75 omski sustavi: • gdje je k – koeficijent sprege

14. USPOREDBA • Velika sličnost između rezultata sa slike 2 i 3 je posljedica velike točnosti izraza za dimenzije prerezanih koaksijalnih kablova

15. JEDNADŽBA 3 • Odnos polumjera koaksijalnog kabla može se izračunati iz slijedeće formule: • Zc – karakteristična impedancija prerezanih koaksijalnih kablova

16. SLIKA 4. Struktura usmjerenog sprežnika sačinjenog od sprežne linije sa prerezanim koaksijalnim kablovima

17. SLIKA 4 • Svi prilazi su prilagođeni na 50 Ω • Karakteristična impedancija 50 Ω • Koeficijent sprege 20 dB • Radna frekvencija 5 GHz

18. DOBIVENI REZULTATI • Dielektrična konstanta – 2,03 • Dubina rezanja, u – 0,603 • Omjer polumjera, rb/rc – 3,278 • Omjer h/rb – 0,724 • Duljina sprežnika – 10,528 mm • Impedancija parnih modova, Zoe – 56,48 Ω • Impedancija neparnih modova, Zoo – 46,94 Ω

19. MATRICE • Matrica indukcije: • Matrice kapaciteta:

20. SLIKA 5. Raspršni parametri, S12 – sprega i S14 - izolacija

21. SLIKA 5 • Rezultati su dobiveni upotrebom prilagođenog numeričkog modela, od 1 do 10 GHz • Željena sprega od 20 dB se dobiva od 4 – 6 GHz • Minimalna usmjerenost 25 dB

22. REZULTATI PROGRAMA QUICKFIELD SLIKA 6: Izgled mreže za proračun, veličina ćelije 0,2mm, promjer jezgre 1,12mm, promjer kabla 5,2mm

23. SLIKA 7: Raspodjela polja u prerezanim koaksijalnim kablovima, jezgra bakar, dielektrik PE sa ε=2,25

24. ZAKLJUČAK • Prilagođene jednadžbe daju točne izračune za dimenzije spregnutih prerezanih koaksijalnih kablova za karakteristične impedancije 50 Ω i 75 Ω • Izrazi vrijede za širok spektar vrijednosti koeficijenata sprege i dielektrične konstante

25. HVALA NA PAŽNJI.