Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ (1988) (1095425), страница 9
Текст из файла (страница 9)
В окрестности расчетной частоты четвертьволиовый трансформатор осуществляет приближенное согласование, ухудшающееся с ростом отклонения от расчетной частоты. Пример 3. Полуволновый трансформатор. Этот термин употребляется для отрезков линий электрической длины 11(=м. При такой длине трансформатора из формул (1.20) следует, что х (Л /2) = (О), у (Л /2) = у (О), т.
е. полуволновый отрезок линии передачи прн любых х,р на расчетной частоте не трансфорынрует сопротивления нагрузки, а преобразует его в самого себя. Однако на других частогак проискодит изменение входного сопротивления, увеличивающееся с ростом отклонения частоты. Зто обстоятельство может быть использовано, например, для коррекции частотной характеристики сопротивления нагрузки. Ряд применений полуволнового трансформатора связан с тем, что нормированные нппрпггвния но его входе и выходе равны по модулю и прогивополозгны по фазе: Зто «опрокидыванием фазы следует, например.
из формулы (1.9) с учетом соотношения (1.17) при 8(=м. Свойство опрокидывании фазы используется в симметрнрующем устройстве типа «О-колено» (рис. 1 19), применяемом для строго протнвофазиого питании симметричной нагрузки М от коаксиальиого кабеля. Сопротивление нагрузки коаксиального кабеля в точке А вследствие действия полуволнового трансформатора состоит из двух параллельно включенных сопротивлений й, т. е. оказывается тачка равиым волновому сопротивлеиию кабеля Х«=й/2, и обеспечивает в ием согласоваииый режим.
Пример 4. Метод татарииова для измереиия параметров комплексиык иагруэок Как подметил проф. В. В. Татарииов, безразмериое полное' сопротивление в любом узле продольного распределения напряжения в линии точно равна КБВ: йг=К. Используя это зиачеиие в качестве сопротивления нагрузки в формуле (!.18), получаем 1 К + / гй агГГ у, 1 + /К 12 (ау (1.22) тле расстояние да сечения, и котором существует зиь отсчитывается в сторону геиератора ат любого узла распределения иапрвжеиия иа линии. Формула (1.22) положена в основу метода экспериментального определения входного сопротивления неизвестной нагрузки с помэ1, «Ю ТПГ НВЗЫИавмэй ПЗМГ- з=- ~~ рительной линии.
Па нзмерительной линни при перемеще- ~ ///бу ни и подвижного зонда связи снимают картину продольного ')з/~ распределения поля (см. рис. ~(/ййл/г/' 1.16) и по отношению минимального и максимального значений напряжения находят карис. 1лй.
симметрирующее устрой- эффициент бегущей волны: ство типа «и-калева> /( и ы/и* . )~роме того, находят расстояние 1т от узла распределения напряжения до входа нагрузки. Затем по формуле (1.22) или по круговой номограмме (см. $1.6) определяют сопротивление нагрузки. При использовании формулой (1.22) расстояние (т нужно подставлять со знаком минус, так как нагрузка расположена дальше от генератора, чем узел распределения напряжения. $1.6. КРУГОВАЯ НОМОГРАММА ДЛЯ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ (НОМОГРАММА ВОЛЬПЕР1А) В инженерной практике при пересчетах сопротивлений и проводимостей в отрезках линий передачи удобно использовать круговую номограмму, предложенную в 1939 г, советским ученым А. Р. Вольпертом е*.
Основу для построения круговой номограммы составляют формулы (1.17) для коэффициента отражения и (1.18) для трансформации сопротивлений. Коэффициент отражения на круговой * г)ри квадратичиом детекторе значение КБВ получается извлечевием квад" ратиога корня из отношения мииимальиого и максимальиого показаиий заида: к- г .Т;;. п дивидуальиая карактеристика детектирования.
'" В 1939 г. независимо от А. Р. Вольперта номограмма была предложена в США Ф. Смитом и получила там название диаграммы Смита. номограмме (рис. 1.20) изображается в полярной системе координат, причем радиусу соответствует модуль коэффициента отражения, а полярному углу ф — удвоенное электрическое расстояние вдоль линии передачи, т. е. фазовый угол коэффициента отражения ф=2(11. Для пассивных устройств модуль коэффициента отражения не превышает единицы, поэтому номограмма ограничена внешней окружностью единичного радиуса ~р~ =1. Центр номограммы соответствует нулевому коэффициенту отражения. Электриче- аа гааы з г аа„ ская длина отсчитывается на номограмме в виде углов поворота радиуса-вектора, вращающегося вокруг центра номограммы.
Повороту по часовой стрелке соответствует перемещение наблюдаемого сечения в линии передачи в сторону генератора. Полный оборот соответствует полуволновому расстоянию вдольлинии. Четверть- волновое расстояние определяется половиной оборота. Линии постоянных фаз коэффициента отражения,, т.
е. радиусы, на номограмме обычно не изображают, а вместо линий постоян- гаа ааамим маааагааа ных модулей коэффициента отражения наносят штриховые концентрические окружности постоянных КБВ. Часто круго- Рис. Н20. Круговая номограмма вая номограмма дополняется поворотной радиальной шкалой, на которую наряду с делениями КБВ (или КСВ) наносят также деления модуля коэффициента отражения.
Такая шкала изображена отдельно на рис. 1.20. Кроме полярных координат для коэффициента отражения и КБВ при построении круговой номограммы используется вторая координатная сетка, образуемая пересечением системы линий постоянных нормированных активных сопротивлений г (или активных проводимостей д) и системы линий постоянных нормированных реактивных сопротивлений х (или проводимостей Ь). Линии постоянных г являются окружностями радиусами !/(1+г) с центрами, расположенными на горизонтальной оси симметрии.
Все окружности постоянных г соприкасаются между собой в точке В номограммы (рис. 1.20). Характерной является окружносты=1, проходящая через центр номограммы. Линии постоянных х являются также окружностями, их радиусы равны 1/х, а центры располагаются на вертикальной прямой, проходящей через точку В. Линии отрицательных значений х лежат в нижней половине номограммы, а линии положительных значений х — в верхней. На горизонтальной оси симметрии номограммы реактивные сопротивления равны нулю. Пример.
Использование круговой номограммы прн измерениях параметроэ нагрузки методом Татаринова. Пусть КБВ нагрузки равен 0,25, а 1т=е,ыйм т. е. Р(тих 40'. ОпРеделение сопРотивлениЯ «»* или пРоводимосги нагРУзки Ры по круговой номограмме состоит из таких последовательнык лействий. 1. На номограмме сопротивлений на участке горизонтальной оск ог точки короткого замыкания А до центра (это область расположения узлов напряженна на линии) находят точку сопротивления, соответствующую узлу при измеренном значении КБВ (точка 1).
В этой точке г„=0„25. 2. По окружности постоянного Кв=0,25 осуществляют перемещение по номограмме иэ точки узла 1 в точку нагрузки 2 (жирные линии на рис. 1.20), находящуюся на электрическом расстоннии р(э=40'. Перемещение происходит против часовой стрелки (к нагрузке), так квк нагрузка находится дальше ог генератора, чем узел напряжении.
3. По линиим постоянных г и х, проходящим через точку нагрузки 2, отсчитывают на соответствуввцик шкалах значения вещественной и мнимой составляющих сопротивления В рассматриваемом примере это дает з'„ш0,40 — 1 0,74. 4. Чтобы найти полную нормированную проводимость этой же нагрузки, следует использовать снойство чегвертьволнового трзнсформатора преобразовывать сопротивление нагрузки а„в иеличвну 1/з„, численно равную проводимости. Производя перемещение от точки сопротивления нагрузки 2 по окружности постоянного К =0,25 на четвертьволиовое расстояние, попадаем в диаметрально противоположную точку 3, координаты которой дают проводимость 0,56+ +1. 1,04.
5. Проводимость нагрузки можно найти и иначе, если сразу прибегнуть к номограмме проводимостей. Единственное отличие этой номограммы от номограммы сопротивлений состоит в том, что узлам распределения напряжения на линни соответствует правая половина горизонтальной осн номограммы от центра до точки В короткого замыкания (где и ео). Узлу напряжения иа измерительной линии прн К,=025 соотвстствусг проводимость ух=1/Ка=4,0, находящаяся, естественно, на окружности К,=0,25. Производя перемещение по этой окружности от точки узла на электрическое расстояние Р(т 40' к генератору, находим ту же точку 3, дающую проводимость нагрузки.
й 1.7. УЗКОПОЛОСНОЕ СОГЛАСОВАНИЕ В ЛИНИЯХ ПЕРЕЙАЧН В $1.4 было установлено, что оптимальным является согласованный режим линии (К=1). Этот режим обеспечивают, применяя согласующие устройства, которые из соображений получения высокого КПД тракта выполняют нз реактивных элементов (без омических потерь). Рассмотрим так называемое узкополосное согласование, при котором режим бегущей волны достигается на единственной расчетной частоте.
При отклонении частоты от расчетной возникает рассогласование и наблюдается снижение КБВ. Характерная частотная зависимость КБВ при узкополосном согласовании показана на рис. 1.21. Полоса частот, для которых КБВ превышает установленное допУстимое значение Кю~ (напРимеР, 0,8), называетсЯ полосой частот согласования /х)с. При узкополосном согласовании полоса частот не контролируется при расчете номиналов элементов согласующего устройства и определяется путем поверочного расче- г гг»гдп- л /4 зилу и ее=l гщ и-д г» 1 Е» Г ! и ~» Рис. 1.21. Зависимость КБВ от частоты при узхополосном согласовании Рис.
1.22. Согласование нагрузки чет- вертьволновым трансформатором гласующих элементов. Относительное значение достигаемой полосы СОГЛаСОВаНИЯ Л)с/)О, ГДЕ 1Π— РаСЧЕтНаЯ ЧаСтОта, Заанент От ЧаСтОтных свойств нагрузки и согласующих элементов, а также от допустимого значения КБВ К а . Значение Л/с/1о может находиться в очень широких пределах (от сотых долей процента до нескольких октав) и не имеет прямого отношения к термину «узкополосное согласование». При узкополосном согласовании достаточно компенсировать отражение от нагрузки на выбранной частоте, внося в линию добавочное отражение. Прн этом для расширения полосы согласования надо стремиться уменьшить длину согласующего устройства и расположить его как можно ближе к нагрузке. Тогда при отклонении частоты от расчетной изменение электрических длин в согласующем устройстве будет наименьшим и рассогласование с изменением частоты будет нарастать медленнее.
При узкополосном согласовании обычно используют трансформаторы в виде отрезков линий передачи с измененным волновым сопротивлением, а также сосредоточенные реактивности (иапример, шлейфы, диафрагмы), располагаемые в нужном сечении линии передачи. Пример 1. Согласование с помощью четвертьаолнового трансформатора. Схема такого согласования показана иа рнс. !.22. Трансформатор длиной 1 /Ф с волновым сопротивлением х„р~! занимает учасгои тракта АВ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
