Лосев А.К. Теория линейных электрических цепей (1987) (1092094), страница 72
Текст из файла (страница 72)
Применения резонансных пвухполнтсникоп. На метровых и более коротких волнах резонансные контуры имеют низкую добротность. Поэтому для селекции сигналов в этом диапазоне волн используют резонансные волновые двухполюсникн, добротность которых доходит до тысяч н десятков тЫсяч единиц. й,Х нак гэк 0 Рис. 7.29.
Металлические изоляторы Рнс. 7.28. Частотные характеристики днсснпатявного н реактивного сопротивления волнового двухполюсника с потерями Наряду с этим резонансные свойства волновых двухполюсников находят и другие применения. Например, четвертьволновый отрезок линии, обладая высокой добротностью, имеет резонансное сопротивление (7.114) порядка сотен килоом н мегаом. Прн столь большом сопротивлении он используется в качестве металлических изоляторов. Такие четвертъволновые изоляторы применяют для крепления проводов двухпроводного фндера (рис. 7.29, а) н внутреннего провода коакснального фидера. В коаксиальном фндере металлический изолятор выполняется в виде стакана, представляющего собой короткозамкнутый отрезок коаксиальной линии (рнс. 7.29, б).
Однако длину стакана делают несколько больше четверти длины волны (! ) )с/4). Прн этом получается емкостная входная проводимость изолятора, которая компенсирует индуктивную проводимость выступающей части опорного стержня длиной р. Другое применение находит четвертьволновый короткозамкнутый шлейф в линейном вольтметре, используемом для изме- 351 (7 (7так Утин 1н й ртийер ~7 7„=0 ки е)ти1,н а) д) й) Рис.
7.30. Измерительные шлейфы Рис. 7.3И Измерительная линия Практически сопротивление амперметра бывает отличным от нуля и может быть принято чисто индуктивным: У. = )ш1.а. При этом длина измерительного шлейфа должна быть изменена. Согласно рис. 7.26, а, б индуктивность 1„, может быть получена с помощью короткозамкиутого отрезка линии длиной 1а ( Л/4. Если амперметр заменить указанным отрезком, то должно выполняться условие 1а + 1 = Л/4, т. е. 1„= Л/4.
Таким образом, с учетом индуктивного сопротивления амперметра измерительный шлейф должен быть укорочен, как показано на рис. 7.30, б. При этом формула, используемая прн градуировке амперметра, несколько усложняется по сравнению с формулой (7.118). Аналогичный результат получается и при учете комплексного сопротивления амперметра Л. = й. + )ш1,. Измерительный шлейф не нарушает волнового режима фидера только в идеальном случае и при тщательной настройке. 352 рения напряжений в длинной линии. В этом шлейфе в качестве короткозамыкающей перемычки можно использовать измерительный прибор (амперметр) с сопротивлением Я„= О. Такое устройство называется измерительным шлейфом.
Подключение измерительного шлейфа к фидеру (рис. 7.30, а) практически не нарушает волнового режима в фидере, поскольку этот шлейф имеет очень высокое входное сопротивление. Перемещая измерительный шлейф, можно измерять напряжение 1/ в различных сечениях фидера, т. е. применять его в качестве линейного вольтметра.
Возможность подобного измерения основана на пропорциональности тока 1е измерительного прибора и напряжения () на входе измерительного шлейфа. Действительно, из первого равенства (7.82) при (/т= О и )11 =- и/2 получаем (' = 1Р12, (/ = Р12 (7.! 18) Следовательно, амперметр, используемый в качестве измерительного прибора в линейном вольтметре, может быть проградуирован в единицах напряжения. Реальный измерительный шлейф влияет на нолновой режим. Для ослабления этого влияния между измерительным шлейфом и фидером делают зазоры, как показано на рис. 7.30, и.
При этом снязь измерительного шлейфа с фидсроки осуществляется через емкость зазоров. 4. Измерительная линия. Измерительная линия используется на очень высоких и ультравысоких частотах для измерения неизвестных комплексных сопротивлений Я„. Она представляет собой отрезок, пинии с пренебрежимо малыми потерями, снабженный передвижным измерительным шлейфом и шкалой, по которой определяется расстояние от нагрузки до измерительного шлейфа (рис.
7.3!). Неизвестное сопротивление подключается к измерительной линии в качестве ее нагрузочного сопротивления. Известными параметрами измерительной линии являются волновое сопротивление Р и длина волны 7. Линейным, вольтметром измеряют напряжения 0„,.„(/„и„в пучности и узле смешанной волны. Одновременно измеряют расстояние 77 от нагрузки до узла напряжения. По этим данным определяют КБВ (7.36) и расстояние до пучности (. = Iт + Х/4 (или й —. (г — 7,/4).
Затем по формуле (7.44) вычисляют р = рь а по формуле (7.32) — величину фь Таким образом, найденное значение Рз = рзепьпозволяет определить неизвестное сопротивление ~, = Ли по формуле (7.41) (при 2, = р). Расчет сопротивления 2, по измеренным значениям 7ге и 17 значительно упрощается при его определении с помощью круговой диаграммы. Такое определение показано на рис.?.32, где искомое сопротивление г, = г, + )х„находят по точке пересечения уев-окружности и б-радиуса, соответствующего отметке 7,/)с. й. Согласующие четырехполюсники.
При заданном нагрузочном сопротивлении 2, и волновом сопротивлении Ус условие согласования (7,43) обычно не выполняется. В этолл случае для 7й Л г=г, Рис. 7 22. Определение неизве«тного сопротивлении по круговой пиаграиие Рис. 7.33. Согласование филера с нагрузкой 553 и-~ззз получения в фндере режима бегущих волн нагрузку подключают к нему через согласующее устройство СУ (рис. 7.33). При этом условию согласования (7.43) должно удовлетворять входное сопротивление 2 согласующего устройства: л=г,. (7.1! 9) Если потерями в фидере можно пренебречь или фидер сбалансирован, то его волновое сопротивление р является вещественным. При этом условие согласования (7.1!9) видоизменяется: Я= )7= р. (7. 120) В качестве согласующих устройств используют обычно волновые четырехполюсники.
Простейшим волновым четырехполюсннком является четвертьволновый трансформатор сопротивлений в виде отрезка линии длиной й = Х/4. Его можно включать непосредственно между фидером и нагрузкой (рис. 7.34, а), если ЛУ4 !а ав! Л/4 Р Рт дн Гн ЯмР д) Л'Р л) Явг~7у7 Рис. 7.34. Согласуюшие устройства с четвертьвалновмм трансформатором она имеет диссипатнвное сопротивление Д» = !с„. При этом входное сопротивление (7.95) трансформатора является вещественным: Ъ 4 Л рт/И ° (7.12! ) Приравнивая сопротивления (7.!20) и (7-.121), находим волновое сопротивление трансформатора, обеспечивающего согласование: Р =ЪЖ (7. 122) Комплексное нагрузочное сопротивление Я„также может быть согласовано с фидером с помощью четвертьволнового трансформатора. Для этого фидер надо разрезать в сечении пучности цли узла, ближайшего к нагрузке, и поставить трансформатор в этом разрезе (рис.
7.34, б). В сечении пучности (узла) входное сопротивление является вещественным и равным Н, (Ют). Поэтому четвертьволновый трансформатор осуществляет согласование с фидером указанного сопротивления, так что в расчетную формулу (7.122) вместо сопротивления !с„ следует подставить сопротивление К, (!47). Такое согласующее устройство образовано четвертьволновым трансформатором и отрезком линии !а (!т). При его расчете опре- 354 Ун 355 делению подлежат длина отрезка 1. (1,) и сопротнвление 1г„()гт), которое необходимо знать для расчета трансформатора. Обе эти величины легко определяются по круговой диаграмме, как показано на рнс.
7.35. В рассмотренном согласующем устройстве для размещения четвертьволнового трансформатора надо разрезать фидер, что конструктивно неудобно. К тому же параметры согласующего устройства в такой конструкции получаются жестко фнкснровапными и не поддаются регулировке. От этих недостатков свободна конструкция, показанная на рис. 7.34, в. В ней трансформатор образован самими проводами линии на участке Х/4, где с некоторым зазором расположены экраны в виде желобов.
Экраны изменяют погонную емкость Со, что позволяет регулировать волновое сопротивление Р, четвертьволноного трансформатора путем изменения зазора. Перемещением же экранов вдоль проводов можно регулировать длину отрезка 1. (1„). Для согласования с фндером комплексных нагрузочных сопротивлений широко используют согласующее устройство с реактивным шлейфом, предложенное В. В. Татарнновым в !940 г. Конструктивная схема такого одношлейфового согласующего устройства показана на рис. 7.36, где дг = !/р — волновая проводимость фндера н реактивного г шлейфа с регулируемой длиной р'/гй 1; 1о — регулируемое расстояние от нагрузки до сечения 1 — !', в Гн котором подключен реактивный 1~н шлейф.
Отрезок линии длиной 1, А является в этой конструкции гн Г л трансформатором, преобразующим проводимость нагрузки У„= = 6„+ !В. в некоторую комйлексную проводимость Ум = 6м+ +!Вгь Оогласующее устройство в Рис. 7.33. Расчет согласУюгнего этом случае образовано транс- '"Р трансфор атором форматором сопротивлений (проводимостей) и реактивным шлейфом. Его входная проводимость складывается из проводимости трансформатора н шлейфа: 1л У = У„+ !Вм = 6„+ !(В„+ В.).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
