Mikrotalasna tehnika

Udžbenik za istoimeni predmet namijenjen studentima elektrotehničkih fakulteta – smjerovi: telekomunikacije i mikrotalasna tehnika kao jedno od rijetkih izdanja sa ovom tematikom u užem i širem okruženju. Umjesto strogog elektromagnetskog pristupa odabran je jednostavniji, više inženjerski orijentisan pristup baziran na teoriji električnih kola. Pri tome, centralnu ulogu ima matrica rasijanja koja, za razliku od drugih matrica, jedina ima puni fizički smisao u mikrotalasnom domenu.

SadržajPredgovor, ix
1 Specifičnosti mikrotalasa i njihova primjena, 1
1.1 Specifičnosti mikrotalasa, 1
1.2 Primjene mikrotalasa, 3
1.3 Mogući pristupi mikrotalasnoj tehnici (teorija elektromagnetskog polja iliteorija kola?), 4

2 Mikrotalasni vodovi, 5
2.1 Tipovi talasa na mikrotalasniim vodovima, 6
2.2 Postupak rješavanja Maksvelovih jednačina za vodove 7
2.3 Neke karakteristične veličine kod vodova, 8

2.3.1 Kritična učestanost (ili kritična talasna dužina), 8
2.3.2 Fazna brzina talasa, 9
2.3.3 Grupna brzina, 10
2.3.4 Talasna dužina na vodu, 10
2.3.5 Snaga (aktivna) koja se prenosi duž voda, 10
2.3.6 Gubici u vodu i konstanta slabljenja, 12

2.4 Vodovi sa TEM talasom 13
2.4.1 Koaksijalni kabl, 13
2.4.2 Mikrotrakasti vod 14
2.4.3 Trakasti vod, 15
2.4.4 Koeficijent refleksije16
2.4.5 Kriva stojećeg talasa, 17

2.5 Vodovi sa TE i TM talasima, 24
2.5.1 Pravougaoni talasovod, 24
2.5.2 Neke karakteristike osnovnog tipa talasa TE10, 25
2.5.3 Kružni talasovod, 28

2.6 Pobudivanje metalnih talasovoda, 29

2.7 Vodovi sa EH (HE) talasima, 30
2.7.1 Dielektrični talasovod, 30
2.7.2 Metalno–dielektrični talasovod 32

2.8 Predstavljanje proizvoljnog mikrotalasnog voda ekvivalentnim TEM vodom, 32

Zadaci, 43

3 Smitov dijagram. Prilagođenje vodova, 45
3.1 Predstavljanje koeficijenta refleksije, 45
3.2 Predstavljanje normalizovane impedanseˆZ, 46
3.3 Predstavljanje koeficijenta stojećeg talasaσ, 49
3.4 Predstavljanje normalizovane admitanseˆY, 51
3.5 Elementarni primjeri korišćenja Smitovog dijagrama, 51

3.6 Prilagodenje vodova, 53
3.6.1 Prilagodenje sa jednim reaktivnim elementom, 54
3.6.2 Prilagodenje sa dva reaktivna elementa, 58

3.7 Reaktivni elementi u metalnim talasovodima, 64
3.8 Prilagodenje pomoćučetrvt-talasnog transformatora, 68
3.9 Osnovni pojmovi oširokopojasnom prilagodenju, 74

Zadaci, 77

4 Matrica rasijanja, 83
4.1 Definicija matrice rasijanja, 86
4.2 Veza izmedu matrice rasijanja i matrice impedansi (ili admitansi) 90
4.3 Prenosna matrica, 92
4.4 Veza izmedu matrice rasijanja i prenosne matrice četvorokrajnika, 92
4.5 Slabljenje četvorokrajnika, 95
4.6 Unitarnost matrice rasijanja za reaktivno kolo, 95
4.7 Promjena matrice rasijanja pri promjeni položaja referentnih ravni, 97
4.8 Primjeri odredivanja matrice rasijanja za neke važne višekrajnike, 99

Zadaci, 115

5 Zapreminski rezonatori, 121
5.1 Slobodne oscilacije cilindričnog rezonatora bez gubitaka, 122
5.2 Neka svojstva cilindričnih rezonatora bez gubitaka, 124
5.3 Slobodne oscilacije u cilindričnim rezonatorima pri postojanju gubitaka.Sopstveni faktor dobrote, 125

5.4 Pojedini tipovi rezonatora, 128
5.4.1 Pravougaoni rezonator, 128
5.4.2 Kružni rezonator, 130
5.4.3 Koaksijalni rezonator, 131

5.5 Kvazistacionarni rezonatori, 131
5.6 Trakasti rezonatori, 134
5.7 Pobudivanje rezonatora, 141
5.8 Promjena rezonantne učestanosti rezonatora, 142
5.9 Rezonatori sa koncentrisanim parametrima, 143

5.10 Rezonator kao elemenat mikrotalasnih kola i njegove ekvivalentne šeme, 146
5.10.1 Reakcioni rezonator, 147
5.10.2 Transmisioni rezonator, 148
5.10.3 Apsorbcioni rezonator, 156

5.11 Mjerenje učestanosti pomoću rezonatora 158

5.12 Mikrotalasni filtri, 159
5.12.1 Filtri propusnici opsega (FPO), 160
5.12.2 Filtri nepropusnici opsega (FNO), 164

Zadaci, 166

6 Komponente mikrotalasnih kola sa jednim, dva i tri pristupa, 167
6.1 Komponente sa jednim pristupom, 167
6.1.1 Kratkospojnik, 167
6.1.2 Prilagođeni potrošač, 169
6.1.3 Indikator mikrotalasne snage, 171

6.2 Komponente sa dva pristupa, 174
6.2.1 Atenuator (oslabljivač), 174
6.2.2 Regulator (obrtač) faze, 178

6.3 Komponente sa tri pristupa, 182
6.3.1 T spoj, 182
6.3.2 Y spoj 186
Zadaci, 186

7 Komponente mikrotalasnih kola sačetiri pristupa – Mostovi i Sprežnjaci, 189
7.1 Most, 189
7.1.1 Magično T, 189
7.1.2 Prstenasti most (Hibridni prsten), 191
7.1.3 Kvadratni most, 194
7.1.4 Talasovodni prorezni most, 195

7.2 Primjena mostova, 196
7.2.1 Most kao djeljitelj snage po pola (ili kao sumator jednakih snaga), 197
7.2.2 Primjena mosta za mjerenje impedanse (koeficijenta refleksije) 197
7.2.3 Primjena mosta za realizaciju kontinualnog recipročnog regulatorafaze, 198
7.2.4 Primjena mostova za realizaciju djeljitelja snage u proizvoljnomodnosu, 201
7.2.5 Primjena mostova za realizaciju antenske skretnice (komutatora)predaja/prijem, 205
7.2.6 Primjena mostova za frekventno multipleksiranje (demultipleksiranje)signala, 206
7.2.7 Primjena mostova za realizaciju preklopnika kanala, 207
7.2.8 Primjena mosta za realizaciju mikrotalasnog mješača, 208

7.3 Usmjereni sprežnjak 209
7.3.1 Matrica rasijanja usmjerenog sprežnjaka, 215

7.4 Neke primjene usmjerenog sprežnjaka, 218
7.4.1 Primjena usmjerenog sprežnjaka kao djeljitelja snage, 218
7.4.2 Primjena usmjerenog sprežnjaka za kontrolu i mjerenje snage, 218
7.4.3 Primjena usmjerenog sprežnjaka za mjerenje modula koeficijentarefleksije, 218

7.5 Rezonator sa progresivnim talasom, 224
7.6 Direktivni (usmjereni) filtar, 227

Zadaci, 231

8 Nerecipročne komponente mikrotalasnih kola, 235
8.1 Faradejev efekat, 235
8.2 Izolator (ventil) 237
8.3 Žirator, 239
8.4 Cirkulator240

8.5 Primjene cirkulatora, 247
8.5.1 Primjena cirkulatora za prilagodenje, 247
8.5.2 Primjena cirkulatora za realizaciju antenskog komutatorapredaja/prijem, 247
8.5.3 Primjena cirkulatora za realizaciju nerecipročnog regulatora faze, 248
8.5.4 Primjena cirkulatora za frekventno (de)multipleksiranje signala, 248
8.5.5 Primjena cirkulatora za razdvajanje ulaza i izlaza kod pojačavačasa jednim pristupom, 249

8.6 YIG resonator, 250

Zadaci, 251

9 Mikrotalasni oscilatori i pojačavači, 255
9.1 Klistron, 255
9.1.1 Princip rada dvorezonatorskog klistrona kao pojačivača, 255
9.1.2 Princip rada dvorezonatorskog klistrona kao oscilatora, 258
9.1.3 Princip rada refleksnog klistrona, 258
9.1.4 Princip rada višerezonatorskih klistrona, 261
9.1.5 Osnovne karakteristike klistrona, 262

9.2 Magnetron, 263
9.2.1 Rezonantne učestanosti magnetrona, 263
9.2.2 Mehanizam oscilovanja magnetrona, 266

9.3 Cijev sa progresivnim (putujućim) talasom, 271
9.3.1 Princip rada cijevi sa direktnim talasom, 274
9.3.2 Princip rada cijevi sa inverznim talasom, 276

9.4 Parametarski pojačavač, 277

9.5 Poluprovodnički oscilatori i pojačavači, 280
9.5.1 Tranzistorski pojačavači i oscilatori, 281
9.5.2 Oscilatori i pojačavači sa lavinskom diodom, 284
9.5.3 Oscilatori i pojačavači sa Ganovom diodom, 285

9.6 Kvantni generatori i pojačavači, 287
9.6.1 Princip kvantnog pojačanja, 287
9.6.2 Princip rada masera, 288

Literatura, 291
A Rječnik osnovnnih pojmova iz mikrotalasne tehnike, 293
Indeks, 297