Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ (1988) (1095425), страница 10

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

Текст из файла (страница 10)

На выходе та или экспериментально лишь после нахождения номиналов согласующих элементов. Следует подчеркнуть, что именно это и дает основание употреблять термин узкополосное согласование. Альтернативой узкополосному согласованию является так называемое широкополосное соаласовамие, при котором номиналы согласующих элементов определяются из условия достижения максимальной полосы частот согласования. При широкополосном согласовании требование достижения единичного значения КБВ на расчетной частоте не предьявляется и не может служить основанием .к расчету номияалов со- трансформатора в точке В полное сопротивление на расчетной частоте должно быть равно единице (это условие согласования).

Тогда, согласно формуле (1.2Ц, нормированное сопротивление на входе трансформатора в точке Л также должно быть чисто активным н равным гл =аз,р. Поэтому точка А должна обязательно располагаться либо в узле, либо в пучностн продольного распределении нзприжения. Именно второй случай и показан иа рнс. 1.22. Активное сонротнвленне в узле распределения напряжения на линии равно КБВ нагрузки К». Полагая гл =К», получаеы требуемое волновое сопротивление трансформатора а,р — — )~ К . В альтернативном случае расположении точки А трансформатора в пучности распределения наприження (где сопротивление активно и равно 1/К ) требуемое волновое сопротивление трансформатора састаиит лет= 1/) Ка Таким образом, при согласовании в уале требуется пониженное волновое сопротиваеине трансформатора, а при согласовании в пучности — повышенное.

Выбор одного из этих вариантов осуществлиют ксходя из конструктивных воаможиостей получения того илн иного значении волнового сопротивлении при деформации поперечного сечения линии передачи. При согласовании четвертьволновым трансформатором КБВ в линни изменяется следующим образом: от нагрузки до точки включении трансформатора он сохраняется равным Ка, вдоль трансформатора увеличивается и становится равным )' К, и от выхода трансформатора до генератора К=1. Иекоторыи недостатком согласующего трансформатора являегси трудность осуществлении полстройки после изготовления. ИГ1Га- /Гмн !лгл б! Рис.

1.23. Согласование нагрузки сосредоточенными последовательной (а) и параллельной (б) реактивностями Рис. 1.24. К йасчету согласующих схем с подвижными сосредоточенны. ми реактивностями Пример 2. Согласование с помощью сосредоточенных реактивностей. Этот способ был разработан в 1931 г. В. В. Татарииовым и широко применяется во всех диапазонах длин волн — от средних до миллиметровых. Скемы замещении дли последовательной н параллельной реактивностей показаны на рис.

1.23. Длв настройки на режим бегущей волны в каждой схеме спедует выбрать место включения и ее номинал. Проще всего это сделать с помощью круговой номограммы Вольперта. Последовательная компенсирующая реактивность /хмм (рис. 1.23, и) должна быть включена в такое сечение линии 1, где веществениав часть полного сопротивлении тонио равна единице. Мнимая часть сопротивления в этой точке в сумме с кы„ можег быть сделана равной нулю, что и обеспечивает идеальное согласование на расчетной частоте. Следовательно, надо навести на круговую номограм- му полное сопротивление нагрузки ач (пусть это будет точка 1 на рис.

1.24) н, осуществляя перемещение по соответствующей окружности постоянного КБВ (жирная линия на рис. 1.24), найти на втой окружности точку пересечения с линией постоянного активного сопротивления с= 1, т. е. точку 2. Угловое расстояние Р! между точками ! и 2 нз рис. 1.24 определяет нужное место включения последовательной реактивности. Реактивное сопротивление в тачке 2 с противоположным знаком определит требуемую компенсирующую реактивность к„,„= — хв.

После добавления такой реактивности полное сопротивление в точке 2 изменяется и становится равным единице, что соответствует перемещению на круговой номограмме по окружности г= 1 в точку идеального согласования 4. Кроме точки 2 существует еще одна точка пересечения окружности постоянного КБВ нагрузки с линией аииичио о активного сопротивления — это точка 8. Но точка г накодитса дальше от нагрузки иа дополнительное расстояние (кача, и поэтому при компенсации реактивности в точке 3 следует ожидать сужения полосы согласования.

Однако в точке 8 для компенсации требуется реактивность другого знака, а это может оказаться предпочтительным по конструктивным соображениям. Случай параллельной колленсирукнцей реокгианосги (рис. 1.23, б) может быть рассмотрен аналогичным образом. Однако вместо круговой номограммы сопротивлений нужно использовать круговую номограмму проводимостей. Из рассмотренных примеров следует, что и узкополосмьгх согласрюи(их устройствах в принципе достптоаны две регрлируелгые степени свободы (место включения четвертьволиовогр трансформатора и его волновое сопротивление; место включения реактивности н ее номинал и т. д.). Для одной и той же нагрузки могут быть использованы различные схемы узкополосных согласующих устройств.

Выбор наилучшей схемы осуществляется с учетом обеспечиваемой в каждом варианте полосы частотсогласования, а также конструктивных ограничений на номиналы согласующих элементов. Глава 2 ЭЛЕМЕНТЫ ТРАКТОВ ДЛЯ РАЗЛИЧНЪ|Х ДИАПАЗОНОВ ДЛИН ВОЛН й 2ЛЬ СОГЛАСОВАННЫЕ НАГРУЗКИ К числу наиболее распространенных элементов трактов относятся согласованные нагрузки, предназначенные для поглощения мощности, передаваемой по линии передачи. Согласованные нагрузки применяют также в качестве эквивалентов антенн при настройке передающей аппаратуры и в виде меры сопротивления в измерительных устройствах СВЧ. Основной характеристикой согласованной нагрузки является модуль ее коэффициента отражения (р( (или соответствующие значения КВВ или КСВ) в заданной полосе частот.

Технически возможно создание нагрузок с (р((0,01 в относительной полосе частот 20 — 30 г)з и более. Ввиду малости )(в( требования к фазе ко- эффициента отражения от нагрузки не предъявляются и эта фаза может иметь любое значение в интервале 0 — 2п. Важной характеристикой нагрузки является допустимая поглощаемая мощность.

Существуют нагрузки для низкого уровня мощности (не более 1 Вт) и для высокого уровня мощности. Способы выполнения нагрузок зависят от типа линии передачи, диапазона частот и уровня мощности. Различают сосредоточенные и распределенные нагрузки, причем последние путем увеличения размеров могут быть выполнены на большую мощность. а1 Рнс.

2Л. Коакснальные согласованные нагруакн В коаксиальном тракте простейшей нагрузкой является сосредоточенный резистор с сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии. Однако на сантиметровых волнах размеры резистора становятся соизмеримыми с длиной волны, входное сопротивление оказывается частотно-зависимым н качество согласования ухудшается.

Для снижения коэффициента отражения и расширения рабочей полосы частот коаксиальные нагрузки сантиметрового диапазона длин волн часто выполняют в виде, отрезков нерегулярных линий передачи с потерями. Поглощающие элементы в таких нагрузках могут быть объемными или в виде тонких поглощающих пленок. Коаксиальная нагрузка с объемным поглощающим элементом в виде конуса показана на рис.

2.1, а. Хорошее качество согласования в этой конструкции достигается при длине поглощающего элемента 1:~Х. Более распространены коаксиальные нагрузки с поглощающими элементами н виде керамических цилиндров, покрытых металлооксидными или углеродистыми проводящими пленками. Толщину пленки выбирают малой по сравнению с глубиной проникновения поля, поэтому поверхностное сопротивление' пленки почти не зависит от частоты. Чтобы входные сопротивления коаксиальных нагрузок с цилиндрическими поглощающими элементамн были чисто активными и почти не менялись в нужной полосе частот, такие нагрузки снабжают нерегулярными металлическими экранами со специально подобранными профилями и размерами.

На рис. 2.1, б показана коаксиальная нагрузка с экраном ступенчатой формы. Установлено, что оптимальное качество согласования при Х)61 получается при выборе уменьшенною диаметра экрана в соответствии с соотношением ! 381а (Р/д) =У,/)/5, где Ув — волновое сопротивление тракта. Длина уступа внешнего проводника должна быть несколько меньше длины пленочного поглотителя. Наиболее широкополосные коаксиальные нагрузки имеют внешний экран воронкообразной формы (рис. 2.1, в). Согласованные нагрузки для полосковых линий передачи представляют собой тонкопленочные полоски из резистивных материалов, нанесенные на плату и закорочеииые с одного конца на экран полосковой линии. Толщину полоски подбирают в несколько раз меньше глубины проникновения поля, а длина ее может быть ма- г1 Рис.

Характеристики

Список файлов книги