git.gag.com Git - debian/atlc/blob - docs/html-docs/design_coupler.1.html

   1 <HTML>
   2 <BODY>
   3 <PRE>
   4 <!-- Manpage converted by man2html 3.0.1 -->
   5
   6 </PRE>
   7 <H2>NAME</H2><PRE>
   8      <B>design_coupler</B> - for designing directional couplers (part of
   9      the <B>atlc</B> package)
  10
  11
  12 </PRE>
  13 <H2>SYNOPSIS</H2><PRE>
  14      <B>design_coupler</B> <B>[-C][-d][-e][-H</B> <B>height][-L</B> <B>length][-q]</B>
  15      <B>[s</B> <B>fstep][-Z</B> <B>Zo]</B> <B>CF</B> <B>fmin</B> <B>fmax</B>
  16
  17
  18 </PRE>
  19 <H2>WARNING</H2><PRE>
  20      This man page is not a complete set of documentation  -  the
  21      complexity  of the atlc project makes man pages not an ideal
  22      way to document it, although out of completeness, man  pages
  23      are produced. The best documentation that was current at the
  24      time this version was produced should be found on your  hard
  25      drive, usually at
  26      /usr/local/share/atlc/docs/html-docs/index.html
  27      although it might be elsewhere if your system  administrator
  28      chose  to  install  the package elsewhere. Sometimes, errors
  29      are  corrected  in   the   documentation   and   placed   at
  30      http://atlc.sourceforge.net/ before a new release of atlc is
  31      released.  Please, if you notice a problem with the documen-
  32      tation - even spelling errors and typos, please let me know.
  33
  34
  35
  36 </PRE>
  37 <H2>DESCRIPTION</H2><PRE>
  38      <B>design_coupler</B> is used to design directional couplers. It it
  39      <B>not</B>  used  to analyse couplers for which you know the dimen-
  40      sions. Instead, it is used but when you require a coupler to
  41      have  specific  properties,  but don't know the required odd
  42      and even mode impedances or the required physical dimensions
  43      that will achieve those required properties.
  44
  45      As a minimum the user must specify the coupling factor CF in
  46      dB,  the  minimum frequency fmin in MHz and the maximum fre-
  47      quency  fmax   in   MHz.    With   this   information,   the
  48      <B>design_coupler</B> will
  49      a) Tell you the required odd and even mode  impedances  Zodd
  50      and  Zeven  assuming the coupler is for 50 Ohms and assuming
  51      the coupler is is a quarter wave long,  which  might  be  an
  52      impractical  length.  There  a  numerous  ways  of  making a
  53      coupler having those impedances and <B>design_coupler</B> does  not
  54      (without  the addition of options mentioned later), tell you
  55      how to make such a  coupler.  b)  Given  you  the  frequency
  56      response of the coupler, making the assumptions about the 50
  57      Ohm  impedance  and  quarter-wave  length.   The   frequency
  58      response is calculated at 5 points in the range specified by
  59      fmin and fmax.
  60
  61      By use of the -Z 'Zo' and -L 'length' and -f 'fstep' options
  62      it  it posible to specify different a different characteris-
  63      tic impedance,  length  and  different  frequency  steps  to
  64      display the frequency response.
  65      The computed  values of Zodd and Zeven required are valid no
  66      matter  how  the  coupler is design physically. So no matter
  67      whether it's implemented on a PCB, air spaced  or  whatever,
  68      the  above impedances are correct and the frequency response
  69      is correct.
  70
  71      The -d option causes <B>design_coupler</B> to not only  report  the
  72      required odd and even modem impedances but also the physical
  73      dimensions of a  coupler  that  achieves  these  properties!
  74      <B>Currently</B>,  the  only  stucture  for which it is possible to
  75      compute the physical dimentions  is  two  wide  edge-coupled
  76      striplines between two wide plates like this:
  77
  78
  79      -----------------------------------------------------  ^
  80      |                                                   |  |
  81      |                  Er                               |  |
  82      |                                                   |  |
  83      |            -----------       -----------          |  H
  84      |            &lt;----w----&gt;&lt;--s--&gt;&lt;----w----&gt;          |  |
  85      |                                                   |  |
  86      |                                                   |  |
  87      |                                                   |  |
  88      -----------------------------------------------------  v
  89      &lt;-------------------------W-------------------------&gt;
  90
  91      The width W must be much greater  than  the  height  of  the
  92      coupler  and generally it is assumed that this width will at
  93      least  2*w+s*5*H,  otherwise  the   calculations   will   be
  94      incorrect.  In  order  to  calculate  these  dimenisions  an
  95      analytical method is used, which is only valid if the  width
  96      W is infinity, but should be resonably good assuming W is at
  97      least 2*w+s+5*H.
  98
  99      It is later intended to enable design coupler to  use  other
 100      structures,  which  migth be more suitable for construction,
 101      such as microstrip couplers on PCBs, but for now  at  least,
 102      it  is  only  possible to compute the physical dimensions of
 103      the coupler using the above stucture.  For  strong  coupling
 104      (less  than  20 dB or so), the dimenions calculated might be
 105      impractical, as the spacing s will be so small. However, for
 106      weak coupling, the physcical dimensions are practical.
 107
 108
 109 </PRE>
 110 <H2>OPTIONS</H2><PRE>
 111      <B>-C</B>
 112      print copyright, licensing and copying information.
 113      <B>-d</B>
 114      Design a coupler, using two edgle-coupled stiplines inside a
 115      wide 4-sided rectangular enclosure.
 116
 117      <B>-e</B>
 118      Priont an example of how to use <B>design_coupler</B>
 119      <B>-H</B> <B>height</B>
 120      Specify the height of the enclosure in some convenient unit.
 121      By  default,  a  height  of 1 unit is assumed, but by use of
 122      this option it is possible to specify any height  you  want.
 123      Since its the ratio of dimensions that is important, not the
 124      absolute values, this just scales all the  other  dimensions
 125      by  the  specified  height. It is just a conveneince for the
 126      user.
 127      <B>-L</B> <B>length</B>
 128      Specifies the coupler  length  in  metres.  By  default  the
 129      coupler  is assumed to be a quarter-wave, but this allow any
 130      length you want. Don't chose a length that is a multiple  of
 131      a  half-wave though, as this will make it impossible to cou-
 132      ple any power out. <B>-q</B>
 133      This is the 'quite'  switch  and  causes  <B>design_coupler</B>  to
 134      print  out  less  information.  One can use -qq to cause the
 135      even less output.
 136      <B>-s</B> <B>fstep</B> Causes <B>design_couler</B> to  print  out  the  frequency
 137      response at different steps from the default 5 values. fstep
 138      must be in MHz. The default  value  of  fstep  is  obviously
 139      (fmax-fman)/5.
 140      <B>Z</B> <B>Zo</B>
 141      Causes <B>design_coupler</B> to compute properties of an  impedance
 142      Zo (shecified in Ohms). The default value for Zo is 50 Ohms.
 143
 144
 145
 146 </PRE>
 147 <H2>EXAMPLES</H2><PRE>
 148      Run <B>design_coupler</B> gives examples of its use. However,  here
 149      are those same examples.
 150
 151      Here are a examples of how  to  use  <B>design_coupler</B>  In  the
 152      examples,  the  % sign is used in front of anything you must
 153      type which is what you will probably see when using the  csh
 154      or  tcsh  as a shell. It would probably be a $ sign if using
 155      the sh or bash shell.
 156
 157      To find the odd  and  even  mode  impedances  and  frequency
 158      response  of a 50 Ohm coupler, covering 130 to 170 MHz, with
 159      a coupling coefficient of 30 dB:
 160
 161      % design_coupler 30 130 170
 162
 163      Note the frequency response is symmetrical about the  centre
 164      frequency  at  0.192  dB  below that wanted. You may wish to
 165      redesign this for a coupling coefficient of about  29.9  dB,
 166      so  the  maximum  deviation  from  the  ideal  30.0 dB never
 167      exceeds 0.1 dB Note the length suggested is  0.5  m  (nearly
 168      20")  is  a quarter wave at the centre frequency of 150 MHz.
 169      You might find this a bit  too  long,  so  let's  specify  a
 170      length of 0.25 m.
 171
 172
 173      % design_coupler -L 0.25 30 130 170
 174
 175      What you may notice is that while the coupling to  the  cou-
 176      pled port is exactly 30 dB below the input power at the cen-
 177      tre frequency (150 MHz) it is no  longer  symmetrical  about
 178      the  centre frequency. Also, deviations from the ideal 30 dB
 179      are now much larger, with a maximum error of 1.012 dB Unlike
 180      the  case when the length is the default quarter wave, there
 181      is not much you can do  about  this,  since  the  deviations
 182      occur in both directions.
 183
 184      Now assume you are reasonably happy with the  response  when
 185      the  length  is 250 mm but would like to see the response at
 186      every 2.5 MHz. This can be  done  using  the  -s  option  to
 187      design_coupler.
 188
 189      % design_coupler -L 0.25 -s 2.5 30 130 170
 190
 191      Assuming the performance is acceptable,  the  dimensions  of
 192      the  coupler can be determined by adding the -d option. This
 193      will design a coupler that  must  look  like  the  structure
 194      below.  The  two  inner conductors, which are spaced equally
 195      between the top and bottom edges  of  the  outer  conductor,
 196      must  be  very thin.  These are placed along the length of a
 197      box of width W, height H and of a length L determined by the
 198      user, which in this case is 250 mm.
 199
 200      -----------------------------------------------------  ^
 201      |                                                   |  |
 202      |                  Er                               |  |
 203      |                                                   |  |
 204      |            -----------       -----------          |  H
 205      |            &lt;----w----&gt;&lt;--s--&gt;&lt;----w----&gt;          |  |
 206      |                                                   |  |
 207      |                                                   |  |
 208      |                                                   |  |
 209      -----------------------------------------------------  v
 210      &lt;-------------------------W-------------------------&gt;
 211
 212      The program reports: H = 1.0, ; w = 1.44  ;  s  =  0.44  The
 213      height  of the box H must be small compared to the length L,
 214      (perhaps no more than 7% of the length), or 17.5 mm in  this
 215      case,  with  a  length of 250 mm, otherwise fringing effects
 216      will be significant. The width of the structure W should  be
 217      as  large  as  possible.  The  program  suggests making this
 218      5*H+2*w+s. The 7% and 5*H+2*w+s are educated guesses, rather
 219      than  exact figures. There is no problem in making the width
 220      larger than 5*H+2*w+s. The length L must be kept at 250  mm.
 221      The  RATIO of the dimensions H, w and s (but not L or W must
 222      be kept constant. W just needs to be sufficiently large - it
 223      is uncritical.
 224
 225      If you happened to have some 15 mm square  brass  available,
 226      then  using  that  for  the  side-walls would require that H
 227      becomes 15*1.0 = 15 mm, w = 15*1.44  =  21.6  mm   and  s  =
 228      15*0.44 = 6.6 mm
 229
 230      There is no need to compute the above scaling with a  calcu-
 231      lator,  as  using  The  -H  option allows one to specify the
 232      height H. The program then reports the exact dimensions  for
 233      the  length  L,  height H, w, s and suggests a minimum width
 234      for W.
 235
 236      In summary we have:
 237          30 dB coupler +1.02 dB / -0.78 dB for 130 to 170 MHz
 238          Length L = 250 mm, height H = 15 mm, stripline spacing s
 239      = 6.3 mm
 240           stripline width w = 21.6 mm enclosure width W &gt;= 124 mm
 241
 242      By default, design_coupler prints a lot  of  information  to
 243      the screen.  This can be reduced by the -q option or reduced
 244      to only one line with -qq Other options include -Z to change
 245      the  impedance  from  the  default 50 Ohms and -C to see the
 246      fully copyright, Licensing and distribution information
 247
 248
 249 </PRE>
 250 <H2>FILES</H2><PRE>
 251      No files are created at all.
 252
 253
 254 </PRE>
 255 <H2>SEE ALSO</H2><PRE>
 256      <B>atlc(1)</B>
 257      <B>create_bmp_for_circ_in_circ(1)</B>
 258      <B>create_bmp_for_circ_in_rect(1)</B>
 259      <B>create_bmp_for_microstrip_coupler(1)</B>
 260      <B>create_bmp_for_rect_cen_in_rect(1)</B>
 261      <B>create_bmp_for_rect_cen_in_rect_coupler(1)</B>
 262      <B>create_bmp_for_rect_in_circ(1)</B>
 263      <B>create_bmp_for_rect_in_rect(1)</B>
 264      <B>create_bmp_for_stripline_coupler(1)</B>
 265      <B>create_bmp_for_symmetrical_stripline(1)</B>
 266      <B>find_optimal_dimensions_for_microstrip_coupler(1)</B>
 267      <B>readbin(1)</B>
 268
 269      http://atlc.sourceforge.net                - Home page
 270      http://sourceforge.net/projects/atlc       - Download area
 271      atlc-X.Y.Z/docs/html-docs/index.html       - HTML docs
 272      atlc-X.Y.Z/docs/qex-december-1996/design_coupler.pdf       -
 273      theory paper
 274      atlc-X.Y.Z/examples                        - examples
 275
 276
 277
 278
 279
 280
 281 </PRE>
 282 <HR>
 283 <ADDRESS>
 284 Man(1) output converted with
 285 <a href="http://www.oac.uci.edu/indiv/ehood/man2html.html">man2html</a>
 286 </ADDRESS>
 287 </BODY>
 288 </HTML>