Лекция 12 (1084992), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Необходимо также иметь в виду, что конденсатор настройки нарушает однородность электрического и магнитного полей в линии, а это может стать причиной возникновения колебаний высших типов волн, увеличения потерь мощности и снижения электрической прочности контура.

Несмотря на указанные недостатки, ёмкостная настройка является одним из наиболее распространённых способов настройки контуров из отрезков длинных линий.

При ёмкостной настройке контура его эквивалентное сопротивление возрастает с повышением частоты настройки.

Н
а рис.12.12 показаны схемы ёмкостной настройки контура на основе короткозамкнутого отрезка линии (рис.12.12,а) и на основе разомкнутого отрезка линии при подключении конденсатора настройки с противоположного конца (рис.12.12,б).

Для эффективного управления конденсатор настройки должен размещаться в сечении отрезка линии с максимальным напряжением. В случае короткозамкнутого отрезка при работе контура на основном тоне максимальное напряжение имеет место в точках подключения АЭ, то есть в месте ёмкости . Однако конструктивно конденсатор не может быть размещён в месте подключения АЭ. Поэтому он располагается на некотором расстоянии от места включения АЭ, соответствующего месту включения сосредоточенной ёмкости (рис.12.12,а). Расстояние выбирается из соображений удобства и возможности реализации конструкции контура. При работе контура на высшем тоне максимальное напряжение находится в пучности стоячей волны напряжения в отрезке линии (см. рис.12.4,а). При использовании разомкнутого отрезка линии максимальное напряжение имеет место на разомкнутом конце, то есть на противоположном конце контура. Обычно с этого конца и включается конденсатор настройки (рис.12.12,б).

Чем больше напряжение на ёмкости конденсатора настройки , тем больше в нём сосредотачивается реактивной энергии электрического поля, соответственно влияние такой ёмкости на контур будет велико, и будут требоваться меньшие пределы изменения ёмкости конденсатора настройки для изменения частоты в нужных пределах. Очевидно, если конденсатор настройки разместить вблизи короткозамыкателя, то в каких бы пределах ни изменялась ёмкость конденсатора, эффект от неё будет ничтожен. И, напротив, влияние ёмкости резко возрастает при подключении её параллельно .

В заключение отметим, что условия резонанса контуров по семам рис.12.12 будут отличаться от (12.6) и (12.7). Конкретно для каждого из представленных контуров условие резонанса можно получить из (*) с использованием выражения (12.3). Так, для контура на основе разомкнутого отрезка линии (рис.12.12,б) в (12.3) следует подставить . Полученный результат подставить в условие резонанса (*), из которого можно получить выражение для определения геометрической длины отрезка . Если длину отрезка считать заданной, то можно получить выражение для определения . Для контура на основе короткозамкнутого отрезка линии по схеме (рис.12.12,а) следует определить как параллельное соединение сопротивлений ёмкости и короткозамкнутого отрезка линии длиной . Найденное сопротивление следует подставить в (12.3), в котором теперь вместо следует учитывать . Далее, из (*) может быть получено выражение для определения необходимой длины отрезка или ёмкости , если длина отрезка известна. Очевидно, при полученное выражение будет приближаться к (12.6), где вместо надо учитывать суммарную ёмкость .

Связь контуров из отрезков длинных линий с полезной нагрузкой генератора

При расчёте связи контура с полезной нагрузкой генератора необходимо обеспечить требуемое эквивалентное сопротивление контура и КПД контура не ниже принятого значения. В диапазоне СВЧ полезная нагрузка, как правило, находится на некотором расстоянии от генератора, сравнимом с длиной волны рабочих колебаний, поэтому её приходится присоединять к генератору с помощью фидера.

При рассмотрении способов связи с контурами из отрезков длинных линий мы будем полагать фидер согласованным с полезной нагрузкой генератора, что желательно, хотя не всегда может быть обеспечено, особенно в диапазонных и широкополосных генераторах.

Следует отметить, что точность расчёта элемента связи нагрузки с контуром на СВЧ оказывается сравнительно невысокой, поскольку элемент связи всегда нарушает структуру электромагнитного поля в пространстве между проводами отрезка линии контура. Учесть эти изменения при расчёте практически не представляется возможным. Кроме того, реально никогда не удаётся получить только один вид связи: всегда одновременно с помощью того же элемента осуществляется и другой вид связи, который часто не поддаётся расчёту.

Поэтому при расчёте связи на СВЧ должны быть определены порядки величин и ориентировочные конструктивные размеры элемента связи. Окончательное определение параметров элемента связи производится при лабораторной или заводской доводке генератора.

Большой разброс параметров АЭ и колебательных контуров из отрезков длинных линий в условиях крупносерийного производства заставляет проектировщика предусматривать возможность изменения связи в процессе настройки и регулировки генератора. Поэтому расчёт связи с нагрузкой производится с 20…30%-м запасом.

На СВЧ, как и на высоких частотах, используются три основных вида связи колебательного контура с нагрузкой:

1. индуктивная, или трансформаторная, связь;

2. кондуктивная, или автотрансформаторная, связь;

3. ёмкостная связь.

Иногда используется комбинированный вид связи.

Индуктивная связь с помощью коротких витков и петель связи

И
ндуктивная связь реализуется с помощью так называемых коротких витков в случае двухпроводных линий (рис.12.13,а) и петель связи при использовании контуров из отрезков коаксиальных линий (рис.12.13,б).

Виток связи обычно выполняется в виде короткозамкнутого отрезка двухпроводной линии с такими же параметрами, как у линии контура: сечение проводов, расстояние между проводами. Длина отрезка, образующего виток, берётся значительно меньше длины отрезка контура (отсюда и название – короткий виток). На практике стремятся иметь , чтобы избежать большой индуктивности витка .

Для передачи в нагрузку (фидер) требуемой мощности необходимо обеспечить в нём бегущую волну тока амплитудой

, (12.30)

где - колебательная мощность, поставляемая в фидер; - волновое сопротивление фидера, согласованного с полезной нагрузкой генератора.

На рис.12.14,а представлена эквивалентная схема витка связи, согласно которой

, (12.31)

где е - величина ЭДС, создаваемой в витке связи (равна величине наводимого в витке напряжения).

Вопрос о величине необходимой связи и размерах витка разрешается из условия равенства (12.30) и (12.31).

Регулировать связь можно изменением расстояния h между линией контура и витком связи, а также перемещением витка вдоль отрезка линии контура. Чем меньше расстояние между витком и линией контура, а также чем ближе виток располагается к короткозамыкателю (где находится пучность тока, соответственно и максимум магнитного поля), тем сильнее связь. Увеличение длины витка также приводит к увеличению наводимой в нём ЭДС, но это увеличение ЭДС, начиная с , незначительно, тогда как индуктивность витка , соответственно и сопротивление его , при этом существенно возрастает и создаваемый в фидере ток (12.31) уменьшается, что уменьшает передаваемую в фидер мощность.

Чтобы облегчить передачу в нагрузку требуемой мощности и уменьшить размеры витка связи, применяют последовательную (рис.12.14,б) или параллельную (рис.12.14,в) настройку витка с помощью конденсатора настройки .

Последовательная настройка витка применяется при , а параллельная – при . Виток связи и ёмкость при настройке проявляют себя как колебательный контур, соответственно последовательный или параллельный, добротность которого больше единицы, что облегчает реализацию необходимой связи. Величина ёмкости конденсатора настройки витка связи находится из условия резонанса:¹⁰

, (**)

где - круговая частота рабочих колебаний.

Амплитуда тока в фидере при настройке витка связи

.

Для сохранения симметрии схемы генератора ёмкость при последовательной настройке витка реализуется в виде двух последовательно включенных конденсаторов ёмкостью 2 каждый.

Применение настройки витка усложняет элемент связи, но с этим приходится мириться, когда важны энергетические показатели генератора.

При использовании петли связи с контуром из отрезка коаксиальной линии (рис.12.13,б) величину связи можно регулировать поворотом петли вокруг оси, проходящей через её плоскость, изменяя этим эффективную площадь петли , определяемую соотношением

,

Характеристики

Список файлов лекций