Н.М. Изюмов, Д.П. Линде - Основы радиотехники (1083412), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Поэтому поверхностин, где электрическое поле стан авится,равным нулю, располагаются одна над другой ~на равных расстояниях. Если пропустить первую поверхность и установить стенку волновода у второй, третьей и т. д., то структура поля в,волноводе усложнится (рис. 5 31). При этом говорят, что л волноно. Рис. 5.31.
Структура волны Нее в прямоугольном волноводе: а — магнитное поле (вид сверху); б — электрическое поле (вид сбоку); в электрическое и магнитное поля (вид с торца) де распространяется полн а в ыс ш ег о т и п а. Очевидно, что их может быть бесконечное множесч»во Лля того чтобы отличать один тип волны от другого, принято снабжать символ, характеризующий тшп волны, двумя индексами, ~показывающими, 81 Рис.
5.32. Структура поля основной магнитной волны в круглом волноводе (сплопзные стрелки— линии электрического, штриховые — магнитного поля) 5.8. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛИННЫХ ЛИНИИ В КАЧЕСТВЕ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ТРАНСФОРМАТОРОВ СОПРОТИВЛЕНИЯ 82 сколько стоячих полуволн укладывается вдоль сторон волноводж Первая цифра внданса показывает; сколько стоячих полуволн имеет ~поле вдоль узкой стороны поперечного сечения волновода, а вторая †вдо широкой стороны. В таком обозначении волна с первоначально описанной структурой должна быть обозначена ТЕол или Не ь Ее таяже называют основ~ной магнитной в а л~н о й.
Волна, структура которой показзна ~на рвс. 5.31, должна быть обозначена как ТЕ„или Нзз. Волны выс. ших порядков с большими индексами практически попользуются мало я осначном из-за того, что критические размеры волновода, при которых еще возмо>кно их возбуждение, значительно больше, чем у волнавода, ~возбуждаемого на основной волне. В большинстве случаев используется прямоугольный вол~невод, в котором распространяется вол~на типа ТЕз > Давольно ~редкино можно встретиться со случаями применения круглых яолноводов, ~возбуждаемых на основной магнитной ~волне, структура которой (рис. 5.32) очень >на~поминает поле коаксиаль- Длинные линни служат не только для передачи энергии от генератора к антенне и от а~нтенны к ~приемнику; они находят широкое применение и в качества колебательных систем, согласующих успройсгв, фильтров и коммутирующих систем.
В качеспве колебательных систем наиболее удобны четвертьволмовые коротказамынутые линии, тая как онн обладают минимальными >размерами при резона~нее токов. Их применяют в генераторах УКВ, Благодаря малым потерям такие линии обладают более высокой добровностью, чем контур с сосредоточвннычи постоянными. На волнах ДМ ~диапазона коакеиалыные ливии вытесня>ат двухпроводные, так как у последних расстояние между проволачи становится соизмеримым с длиной волны, вследствие чего возникают .весьма значительные потери на нзлу'>виве.
Рассмотрим особанностя применения длинных линий ~в качестве согласующих устройств. Передача энергии по линии без отрижения возможна только при активном сопротивлении нагрузки, равном волновому сопротивлению ли нин. На практике входное сопротивление антенны часто отличается от волно- ной линии. Чаше нсего круглые волноводы попользуются ~как отрезни вращающихся сочленений и как линии передачи энергии к круглым рупориым илн ще. левым антеннам. Критическая длина основной магнитной волны круглого волновала определяется по формуле )енв = 0.820 (5.51) где 0 — диаметр,волновала.
ваго сопроти~вления липин. Поэтому непосредственного согласовзння с антенной достигнуть не удается и приходится использовать специальные согласующие устроиства. Простейшим согласующим устройсввом является так мазываемый р е з он а н с н ы й т р а з> с ф о~р и а то р (рис.
5.33,а). К .напрузке подключается короткозвммнутая или разочкнутая линия (шлейф), длина которой близка к четверти волны. Основная питающая линия присоединяется к шлейфу. Для получения согласования прежле всего необхолимо настпоить цепь нагрузка — согласующаи линия. Если нагрузка претставляет собой чисто активное сопроти~вленне, то длина согласующей линии уста~наелн~вается вначале равной 0,258. Прн нагрузке с реактивной состзвля>ошей длина согласующей линии берется неаколько больше нли меньше 0,25)..
В этом случае шлейф становится эмвввалентныч некоторой лополнительиой реактивной .нагрузке, сопротивление которой полби|рается равным по значению и обратным по карактеру,реактив. ной составляющей сопротивления нагрузки. Если лая~нее условие выполнено, то линия и нагрузка становятся эквнва- ли Оч=г„ ОЛ Ое г„г„ тл Рис. 5.33. Резонансные тивления лентмыми параллельному резонансному контуру (рис. 5.33,6) и нагрузка (под которой теперь нсобходимо подразумевать нагрузочнос сопротивление вместе с согласующей линией) представляет собой резонансную систему, входное сопротивление которой имеет ~исто активный характер. После этого к нагрузке надо подключить основную линию так, чтобы входное сопротивление согласующей линии с нагрузкой было равно волновому сопротивлению питающей лимнч.
В согласующей линии устанавливается стоячая волна тока и напрязкения с пучиостью тока и узлом напряжения у короткозамкнугого конца. Поскольк> длина линии близка к 0,25>ь узел стоячей волны тока и пучность напряжении окажутся у нагрузки (рис. 5.33,в). Па этом конце линии соглаоно закону Ома отношение напряжения к току должно быть равно сопротивлению нагрузки Если двигаться от .нее к замкнутому концу, то это отношение будет уменьшаться до ~нуля на противоположном конце линии. В случае, когда сопротивление нагрузки больше волнового сопротивления питающей линии, на согласующей линии должна найтись точка, в которой отношение напряжения к токе трансформаторы сопро- (входное сопротивление) точно равно волновому сопротивлению питающей линии, При сведи~ненни их в этой точке линия окажется согласованной с нагрузкой.
Согласующая линия,практически лишена потерь, поэтому вся энергия, переда~ваемая без отражения по линии, поглощается в напрузке. В тех случаях, когда сопротивление нагрузки меньше волнового сопротивления линчи, нужно применять Разомкнутый четввртьвол~новый шлейф (рис. 5.33,г). Так как по направлению к разоммнутому концу отрезка линии сопротпвление,неограниченно ~растет, этот шлейф трансформирует сопротивление нагрузки,в сторопу увеличения. Такие согласующие линии, трансформирующие сопротивление, часто называют т р а н с ф о р м а т о р а м и с опротивления или согласующими трансформаторами.
Резонансные трансформаторы хорошо работают при коэффициентах трансформации более четырех, так как при малых коэффициентах траноформации ввод фидера должен находиться вблизи нагруженного конца т~рансформатора. Вследствие этого ~возникает сюъное взаимное 83 влияние фидера и нагрузки и нахождение правильного ~положения ввода затрудняется. При меньших коэффициентах трансформации нужно добиваться согласования с помощью реа~ктивиого шлейфа. В нагруженной линии, в которой установилась комбинированная волна, состоящая иэ бегущей и стоячей волн, входное сопротивление изменяется от топни к точке.
В одной из точек активная составляющая этого сопротивления равна волновому соаротввлению линии. Для согласования нужно скомпенсировать в этой точке реактивную составляющую входного сопротавления. Поэтому к ней подключают кароткозамкнутый или разомднутый ~шлейф (рис. 5.34), 024 020 П,гб б,б2 б,аа 024 а 2,2 2,4 бб П,В 42 Рис. 5.35 Графики аля определения длины н места включения шлейфа Рис. 5.34. Согласование ли- нии с нагрузкой с помощью реактивного шлейфа реактнвное соп~ротивление которого равно ло значению и лротивоположно по знаку реактивной составляющей входного сократи~аления линии.
При этом в линии устанавливается чисто бегущая волна, и лся эноргия от генератора передается без отражения ~к нагрузке. На рис. 5.35 принадеи график, облегчающий нахождение места присоединения шлейфа и его длины. Изннрив коэффициент бегущей вол~вы (см. инже), найдем,по графи~ну отношение !Д, определяющее расстояние от узла напряжения до точки, к которой подключается шлейф. По второй ариадной графика определим электрическую длину ь(Л шлейфа. Последний может располагаться около любого узла, напряжения, но для уменьшения потерь желательно, чтобы ан был у ближайшего узла ~к концу линли.
Длина шлейфа должна быть минимальной. Чтобы она не ~превышала чет- 84 верти волны, шлейф нужно брать коровкозамкнутым при сопротивлении индуктивного и разомкнутым ари сопротивлении емкостного характера линии. Характер входного сопротивления линии в да~иной точке может быть определен ~по распределению напряжения в линии. В том случае,ковда точка присоединения шлейфа ~находится на нисходящей части кривой пап~ряжения (считая от чсовца линии), часть ланки, оставшаяся за этой точкой, имеет реактивную составляющую входного сопротивления емкостного характера. Если же точка лежит на восходящей части кривой напряжения, реактивное соаротив.
ление линии в лажной точке имеет индуктивный характер. В тех случаях, когда, приходится работать с каалсиальными линиями, создание подвижного шлейфа технически сложно, и поэтому часто включают два реактивных шлейфа (рис. 5.36,а). Изменением длины ближайшего л нагрузка шлейфа добываются того, чтобы активная составляющая ~входного сопротивления линии оправа стала ра~эпой волновому сопротивлению питающей линии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
