sazonov_d_m__antenny_i_ustroistva_svch_1 988 (561328), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Следовательно, надо навести на круговую номограм- 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 нзприжении. Именно второй случай и показан иа рис. 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. 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 этой окружности точку пересечения с линией постоянного активного сопротивления с= 1, т. е. точку 2. Угловое расстояние Р! между точками ! и 2 на рис. 1.24 определяет нужное место включения последовательной реактивности. Реактивное сопротивление в тачке 2 с противоположным знаком определит требуемую компенсирующую реактивность к„,„= — хь 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 колленсируклг(ей 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 достптокны 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 )(з( 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 закорочеиные 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. 2.2. Волновохиые согласованные нагрузки лой по сравнению с длиной волны.
Однако из-за небольшой площади теплоотвода сосредоточенные нагрузки выдерживают лишь неболыпую мощность. Для увеличения рассеиваемой мощности нагрузки выполняют в виде протяженных (1жЛ) отрезков регулярных илн нерегулярных линий передачи с потерями. При этом необходим специальный подбор формы поглошающей поверхности. В узлах СВЧ на полосковых линиях применяют также навесные нагрузки в виде керамических пластинок или стержней с нанесенным пленочным поглощающим покрытием. Ка полосковых платах при выполнении нагрузок и в других случаях часто возникают технологические трудности с осуществлением короткого замыкания полосковых проводников на экраны.
При узкой полосе частот (5— 8 о/а) эти трудности преодолевают, применяя четвертьволновые разомкнутые шлейфы, обладающие близким нулю входным сопротивлением. Волвоводные согласованные нагрузки выполняют в виде поглощающих вставок переменного профиля в отрезке короткозамкнутого волновода. В маломощных нагрузках вставки имеют вид тонких диэлектрических пластин, покрытых графитовыми или металлическими пленками (рис, 2.2, а). Объемные поглощающие вставки (рис. 2.2, б — г) с большой мощностью рассеяния выполняют из композитных материалов на основе порошков графита, карбонильного железа или карбида кремния. Для уменьшения отражений поглощающим вставкам придают вид клиньев или пирамид.
Если вносимое вставкой ослабление превышает 20 — 25 дБ, отражения от оконечного короткозамыкателя пренебрежимо малы. Для улуч- шения теплоотвода площадь соприкосновения вставки со стенка- ми волиовода делают максимальной, а внешнюю поверхность вол- новода снабжают радиатором. й 2.2. РЕАКТИВНЫЕ НАГРУЗКИ льг ьт л ль/О льг'» ьг' Рнс. 2.3. Волнонохнме короткояаммка юшке поршне: 1 яаяяаяаяг Ь вЂ” ааашеяьг Ь вЂ” тяга Реактивные нагрузки, применяемые в качестве мер при измерениях на СВЧ, а также в согласующих н управляющих устройствах, должны обладать стабильным нормированным входным сопротив- лением, номинал которого моьт у жет быть строго рассчитан по геометрическим размерам.
1(аибольшее распространение н 2 получили короткозамкиутые от- резки закрытых линий передала,ь чи, иначе говоря, короткозамю киутые шлейфы. Основным параметром реального шлейфа является значение входного КСВ, которое должно быть как "и можно более высоким. В перез гулируемых коаксиальных или волноводных шлейфах с неподвижным запаянным поршнем КСВ может достигать 500 и ьг мл более. В регулируемых шлейфах с подвижными поршнями значения КСВ нз-за дополнительных потерь в контактах ь оказываются ниже, однако, как льуь л правило, они превышают 100. 21 Холостой ход в шлейфах, т.
е. размыкание выхода, может быть реализован только в закрытых многопроводиых линиях, когда устранено излучение. Возможные конструктивные решения подвижных короткозальыкаюьцих поршней для прямоугольных волноводов показаны на Рис. 2.3 для продольных сечений, параллельных узкой стенке волновода. В первой конструкции (рис. 2.3, а) разрезные пружинные контакты А вынесены от закорачиваюшей стенки В внутрь волновода на расстояние Х,/4. Поэтому контакты оказываются в сечении волновода с нулевыми значениями продольного тока на стенках и неидеальность контактов не приводит к потерям мощности. Во второй конструкции поршня (рис.
2.3, б) контакты А вклю- чены в волновод через два трансформирующих отрезка линии пере- дачи с низкими нормированными волновыми сопротивлениями аю и в е. Предполагая, что активное сопротивление контактов в точке А равно гл, и применяя дважды формулу пересчета сопротивления через четвертьволновый трансформатор, находим входное сопРотивленне в точках В: гл=гл (гм/Яле)с.
ПРн ам~а,л УдаетсЯ сУ- щественно уменьшить эквивалентное сопротивление контакта гл н увеличить КСВ поршня. В третьей конструкции поршня (рнс. 2 3, в) точки контакта помещены в середину свернутого короткозамкнутого полуволнового отрезка линии передачи, состоящего из двух каскадно включенных четвертьволновых отрезков с волновыми сопротивлениями вм и з,е. К активному сопротивлению контакта гл добавляется бесконечное реактивное сопротивление короткозамкнутого четвертьволнового шлейфа с волновым сопротивлением а,м и сумма сопротивлений контайта и шлейфа трансформируется четвертьволновым отрезком с волновым сопротивлением з„в практически нулевое сопротивление в точке В (т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
