Общая задача широкополосного согласование в СВЧ, Согласование комплесной нагрузки с линией шлейфами Опции

[Shura_jj]

Здравствуйте, товарищи!

Хотелось бы разобраться с задачей согласования комплексного импеданса/адмиттанса (нагрузки) с линией передачи СВЧ в полосе частот. Задача интересует в общем виде, т.е. без привязки к конкретному типу линии.

Итак. Имеем некоторую кривую на диаграмме Смита, соответствующую изменению значения импеданса (или адмиттанса) нагрузки в полосе частот с перекрытием, скажем, <10% (узкополосный случай). Для упрощения - кривая из 3х точек, средняя соответствует центральной частоте f0, боковые границам f- и f+. Также имеем линию с волновым сопротивлением Z0=1/Y0, с которой эту нагрузку нужно согласовать и круг КСВ на диаграмме Смита, в который нужно вписаться.
Рассматриваю решение задачи исключительно с использованием цепей с распределёнными параметрами: последовательных (трансформаторов) и параллельных шлейфов. Как строить СУ на основе индуктивностей и ёмкостей мне предельно ясно.
Я понимаю, что эта задача более чем тривиальная, даже классическая, однако я туплю уже несколько дней, и не могу понять, так сказать, в чём фишка.


Описываю алгоритм своих действий. Для примера использую кривую импедансов. Вначале пересчитываю сопротивления в проводимости (получившуюся кривую проводимостей наношу на диаграмму Смита, которую сразу отображаю и по сопротивлениям и по проводимостям - программа SmithChart v3), и беру центральную частоту f0. Далее понимаю, что если имеем комплексный адмиттанс, то необходимо:
а) привести вещественную его часть к волновой проводимости линии, чтобы Gн(f0)=Y0,
б) скомпенсировать мнимую часть, чтобы Bн(f0)+Bсу(f0)=0, где Bсу - компенсирующий реактанс согласующего устройства.

Для согласования вещественных частей использую последовательный трансформатор с волновой проводимостью Yтр=Y0, включаю его вплотную к нагрузке, а длину (угловую по диаграмме Смита, а после пересчитываю в линейную через коэффициент K0=2Pi/lambda0, не помню как называется) подбираю такой, чтобы результирующее G(f0)=Y0. Есть. Теперь, смотрю что стало с мнимой частью B(f0), поскольку, если тр-р используем не чтвертьволновый, то он изменяет также и исходное Bн. Зная итоговое B нахожу угловую длину параллельного шлейфа (КЗ или ХХ), после чего пересчитываю её в линейную. Все, на f0 я нагрузку к линии привёл!

Далее я перехожу к полосе частот с крайними f- и f+. Для них я также нахожу коэффициенты K- и K+ по агалогии с K0 и полученные угловые значения длин трансформатора и шлейфа домножаю на K0/K- для f- или K0/K+ для f+ соответственно. Получаю приведённые (трансформированные) значения адмиттансов для крайних частот, наношу их на диаграмму Смита и проверяю входят ли они в необходимый круг КСВ. Обычно для значений перекрытия f+/f- больше ~5% и допустимого КСВ<1.2 не входит Поэтому далее я не ограничиваюсь одним Г-звеном из последовательного и параллельного шлейфов, а ввожу 2 и более звеньев, каждое из которых изменяет значение комплексной проводимости меньшими скачками, чем одно звено (как описано выше). При этом (как я понимаю из литературы, уже не помню из какой конкретно) чем больше звеньев мы используем, тем ближе геометрически будут приведённые точки f- и f+ к f0, и соответственно таким образом мы должны добиться, чтобы они (и кривая их соединяющая) уместилась в круге КСВ. В принципе это логично!

НО!!!!! почему то в моём случае, длина этой кривой НЕ уменьшается (не сворачивается) с ростом числа звеньев согласующего устройства и в круг КСВ я ессно не попадаю!

В принципе, всё, что я описал может быть посчитано не руками, а, например, в программе SmithChart.
На рисунке я показал на примере свой трабл. Диаграммы приведены нормированные: в центре, КСВ=1 соответствует значение Z0=Y0=1+j0.
Согласование одним звеном


Согласование двумя звеньями


Итак, резюмирую свои вопросы:
1) что я делаю не так???
2) не могли бы вы поделиться чётким алгоритмом согласования для решения подобной задачи, который используете? Если вложите маткадовский файлик будет ваще супер! (мыло: pam@psati.ru, pam_123@mail.ru).
3) не могли бы вы посоветовать хорошую практическую литературу (без общей теории, а с конкретными примерами задач) по задачам согласования? Можно на английском и т.д. - не принципиально! Главное суть!

___________

С благодарностью за терпение при прочтении моей "поэмы"
и с большой признательностью за оказанную помощь,
Александр.