Лосев А.К. Теория линейных электрических цепей (1987) (1095414), страница 74
Текст из файла (страница 74)
= 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.).
лс В соответствии с условием согласования (7.!20) эта проводимость должна равняться волновой проводимости: Рис. 7.3б. Согласуюшее устройство У = 6+ !В = 6~ ~ + 1(В~ ~ + Вм) = сгг с реактнвнмм шлейфом Отсюда находим необходимые параметры согласующего устройства: а = а „= до В = В + В = Ю. (7.123) Первое равенство (7.123) означает, что вещественная составляющая проводимости трансформатора должна равняться волновой проводимости, т. е. д = д,~ = 6п/и, = 1.
Это условие выполняется установкой соответствующей длины 1а. Такая установка всегда возможна, как видно из -круговой диаграммы рис. 7.37, где показаны две точки у и у', удовлетворяющие указанному условию. При заданной проводимости нагрузки у„ = У./и, из приведенного на круговой диаграмме построения определяют и необходимую длину трансформатора 1а. Второе равенство (7.123) означает, что реактивная составляющая проводимости трансформатора Вп, получающаяся при выбранной длине 1о, должна быть 'скомпенсирована реактивной проводимостью шлейфа.
Величину Вп определяют на круговой г~lй Га 7а 1и Рис. 7.33. Лвухшлейфовое согласу. ющее устройство Рис. 7.37. Расчет одиошлейфового согласующего устрой- ства 356 диаграмме по точке пересечения с единичной д-окружностью КБВ-окружности, проходящей через заданную точку у„(рис. 7.37). Отсюда определяют необходимую проводимость шлейфа В = = — Во, а по найденной проводимости  — длину шлейфа 1„. Такое определение производят с помощью первой формулы (7.94) либо по круговой диаграмме.
Регулировка однашлейфового согласующего устройства сопряжена с перемещением шлейфа. От этого недостатка свободно двухшлейфовое согласующее устройство (рис. 7.38). В нем согласование осуществляется подбором размеров ! 1 и !ет двух реактивных шлейфов. При этом фиксированное расстояние 1о между шлейфами выбирают обычно равным ЗХ/8, а расстоянием 1о задаются из конструктивных соображений.
Проводимость Ую в сечении 1 — 1' складывается из реактивной входной проводимости У, =1В ~ первого шлейфа и комп- лексной входной проводимости Г, = 6, +1В, отрезка липин длиной !ог Хы = У, + Угш = 6, + !(В, + Вии). Отсюда по условию согласования (7.!20) находим 6,=йю В +Вы=В, (7.124) Выполнение первого равенства (7.124) достигается подбором проводимости Уы в сечении 2 — 2', которая является нагрузкой отрезка линии длиной !о. При этом реактивная проводимость В| в сечении ! — В компенсируется реактивной проводимостью В ~ первого шлейфа в соответствии со вторым равенством (7.124). Такая компенсация достигается подбором длины !ш указанного шлейфа.
Проводимость Уйт = 6тт+1Вв, складывается из фиксированной входной проводимости Уа= 6. +)Вт отрезка линии длиной, !о и регулируемой входной проводимости Уа,а =1В,т второго шлейфа. При этом диссипатпвная проводимость 6ы = 6а получается фиксированной, э реактивная проводимость Втт = Ва+ + В„„изменяется до нужного значения, обеспечивающего соблюдение первого равенства (7.124). Это достигается подбором длины (,„т второго шлейфа.
Поскольку при собл,оденнн первого равенства нормированная проводимость д~ = 6~/д', =-1, цеобхедимая норлгированная проводимость Ьтт = Втт/о, может быть найдена по круговой диаграмме поворотом днничной д-окрунгяости на !о/а = 3/Я (рис. 7.39). При этом определяют два возможных значения Ьтт и Ьлт искомой величины по точкам перс«ечення окружности Дат = = 6тв/д, с повернутой окружностью д = 1. Г1о найденному значению Вы определяют и проводимость Вют = Вта — Вь где Ва— известная величина.
Зная грозоднмость шлейфа Ввт, можно известным образом определить и его длину )„н. Рис. 7.39. Расчет лвутшлейфо- Рис. 7ЛО. Резонансный волновой четырехвого согласующего устройства оолюснич 557 6. Резонансные четырехполкзсиики. Отрезки длинной линии, используемые в качестве четырехполюсников, при их длине 1п = = /т?ю/4 обладают резонансными свойствами, как и резонансные волновые двухполюсники. Чтобы в волновых четырехполюсниках могли проявиться резонансные явления, в них должен установиться волновой режим, близкий к режиму стоячих волн. Это означает, что нагрузочное сопротивление в таких четырехполюсниках (рис. 7.40) должно удовлетворять одному из условий /ги » р )ск <( р.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
