Устройства СВЧ и Антенны (Д.И. Воскресенский и др) (561333), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Рабочим типом волны во арыдаюшемся сочленении является волна Еи круглого волновола. Структура силовых линий полей этой волны показана иа рис. 3.6,6. Диаметр основного круглого волновода 2а, выбирают из условия распространения в нем волны Е,:Л<Л =261аг Ближайшийвысшийтипволныкруглоговалновода Нп должен гн находиться в закритическом режиме Л > Лч = 2,06ае Из этих неравенств определяем интервал возможных значений а,:Л!2,61<а, <Л42,06.
При возбуждении прямоугольным волноводом круглого в нем, кроме волны Еы, возбуждается паразитная аал- 2 на Нп, которая является осГееэняй Об «4 нонной волной круглого волновала н при выбранном раплимовмыещ еелкееох2 днуес Л, НаХОдИтСя В дОКрн- тическом режиме, так как мз ь Реэжеяеяые казин личие волны Нц в основном ь волноводе недопустгщо, так как структура поля этой волюя не обладает азимутальной Гыилш Юми симметрией, вследствие чего Рне. 3.27. Вращающееся сочленение некруглом волповащ при работе аращагошегося са- членения, могут изменяться условия передачи мощности с опного входа сочленения на друпзй.
В реальных конструкциях вращающихся сочленений для подавления волны Нп предназначены гасящие обьемы или резонансные кольца. Эквивалентная схема вращающегося сочленения с гасящими объемами показана ив рис. 3.28. Длину шлейфов 1 выбирают таким образом, чтобы для волны Ем линия от клемм ! к клеммам 2 была прозрачной, а дяя волны Нн имела разрыв в месте подключения шлейфов. Это обеспечивается выполнением равенств 1= дг (2,1= 32л /4, первое из которых обеспечивает нулевое входное сопротивление шлейфов длл волны Ем, а второе — бесконечное Рнс. 3.28. Эканвалснгныс слсмм вояневодяеге вращающегося в зеяиоваде с сочяснсни» с гасящими объсмачн волной Ио входное сопротивление для волны Нн.
Одновременное выполнение этих равенств достигается выбором радиуса аз круглого волнавода гасящего обьема. Резонансные металлические кольца могут быль использованы дяя подавления волны Ни вместо гасящих объемов. Так как кольца тонкие, они не оказывают заметного влияния иа распространение волны Ем. Силовые линии магнитного полл этой волны параллельны кольцу и не вызывают появления а нем кольцевого поверхностного тока.
Однако структура магнитных силовых линий волны Нн такова, что в кольце возбужлается поверхноствый кодьпевой ток (рис. 3.29). Липли- Рнс. 3.29, Резонансны туда этого тока максимальна при резонансной длине кольца 2лгг = А. В этом случае кольцо интенсивно отражает волну Нн, Для усиления эффекта гашения этой волны используют два резонансных кольца, рюмещаемых на расстоянии ЕДРУготдРУга Е =(2ль1)Ал (4, где и=1,2. Глава 4 Принципы согласования линии передачи с нагрузкой 4.1.
Целы согласования На практике чаще всего ляивные линии используются для передачи мощности от генератора к нагрузке. Для этого предпочтительным является режим бегущей волны. Для обеспечения этого режима необходимо, чтобы сопротивление нагрузки 2„ = А„ +ьу„ удовлетворяло лвум условиям.
активная часть нагрузки Р„ должна равняться волноаоьгу сопротивлению пинии: Я„= й', (4.1) а реактивная часть нагрузки Х„ должна равняться нулю: (4.2) Если сопротивление нагрузки удовлетворяет условиям (4.1.),(4.2), то говорят, что линия согласована с нагрузкой. Общий принцип согласования комплексных сопротивлений состоит в том, что в линию донолннтельно выключается согласующий элемент, отражение от которого ком- пенсирует отражение от напзузки. Прн этом стремятся, чтобы согласующий элемент был расположен как можно ближе к нагрузке Эго делается гп1я уменьшения длины не- согласованного участка линии от нагрузки до согласующего элемента.
Включение а линию согласующего элемента преследует следующие цели: — увеличение мощности, передаваемой а нагрузку, — увеличение электрической прочности линии; — увеличение КПД линии; — устранение вредного влияния отраженной волны на генератор; — расширения рабочей полосы частот В режиме смешанных води в линии происходит чередование максимумов н ми- нимумов напряженна.
В местах максимумов напряжения облегчаются условна лля электрического пробоя. Уатранение отраженной волны приводит к уменьшению на- пряженна в максимуме Поэтому по такой линии можно передать большую мощность нли увеличить ее электрическую прочность. Влияние согласования на КПД линии рассмотрено в п. 2.4 н проиллюстрировано на рис. 2.21. Установлено, что КПД тем выше, чем лучше согласована линия с нагруз- кой, т.е. чем меньше модуль коэффициента отражения ~П. Отраженная от нагрузки волна направляется а генератор н может существенно повлиять на режим его работы.
Например, недостаточное согласование генератора с линией передачи может привести к изменению частоты генерируемых колебаний, уменьшению выходной мощности генератора или к полному срыву процесса генера- ции. Требования к 4„ на выходе генератора а знаштельной степени апредеэюотся ти- пом этою генератора. Для согласования комляексных нагрузок используются различные согласующие устройства, которые по соображениям сохранения высокого КПД тракт» выполняются чаше всего нз реактивных элементов.
4.2. Способы узкополосного соглясониння Узкой принято считать полосу частот 2ДГ'; составляющую единицы процентов ат средней частоты ге. В этой полосе лолжен быть обеспечен допустимый уровень согласования к <Д„„„. Типичный график зависимости !1„ тракта от частоты представлен на рис.
4.1 Конкретное значение й„м„ определяется назначе- пнем и типом тракта, условиями его эксплуатации и лежит в пределах 1,02-2 В узкой пояосе частот в качестве согласующих элементов используются следующие Рне 41. тнззичная зависимость К. тракта устройства: четаертьаолновый трансформатор; последовательный шяейф; параллельный шлейф; два и трн последовательных нлн параллельных шлейфа. Такис согласующие устройства используются в линиях передачи различных типов (двухпроволных, коакснальных, полосковых, волновадных н др.). Тнп линии передачи опрелеляет конкретную конструкторскую реализацию этих устройств. Четяертьволнаяый трансфарматар. Это устройство представляет собой четвертьволноаый отрезок линии с волновым сопротивлением Н' ад', включенным а рщрыв основной линии передачи.
Найдем месю включения трансформатора а линию н ега волновое сопротивление. Принцип работы такого согласующего устройства основан на трансформирующем свойстве четвсртьволнового отрезка линии (2.28), которое в РассматриваемОм случае примет внд Аеэ (гс)2 (го эД /1) =й г где 2„,(з ) — входное сопротивление Г И' и йг линии, нагруженной сопротивлением нагрУзки йю а месте попключснна я зсэй '4 гэ 0 трансформатора зе (рнс. 4.2); (ге ЭД,(4) — входное сопративле- Рнс. 4 2. Сагласовзнне линни с нагрузкой с помощью чсгверзьаолнового грансфарматора иие четвеРтьволнового трансформатоРа в сечении (яе + М„(4) с подключенным к нему отрезком ликии длиной гэ, нагруженной сопротивлением нагрузки 2„.
Условия согласования (4.1), (4.2) требуют, чтобы 2,„(г -ьд„('4) = И', т.е. :(") = ' Отсюда слслует, что Е,„(зр) лолжно быть чисто действительной велнчнной: 2„(гр) = й,„(гр) . Таким образом, четвертьволноаый трансформатор для согласования может включаться в таких сечениях линии, в которых входное сопротивление линни чисто активное. Входное сопротивление линии чисто активное в сечениях линии, в которых напряжение постигает максимума нлн мнннмума. Поэтому четвертьволновый трансформатор включается в макснмумах нлн минимумах напряжения, и его волновое сопротнвленне опреденяется соотношением ш,р =О%;(гр) (4В) В максимумах напряженна О = Гла„, поэтому при включении трансформатора в макснмум напряженна сто волновос сопротнвленне О' >О'. В минимумах напряже- нняЯ =О'/А, поэтому при включении трансформатора в минимум напряженна О' < О'.
Таким образом, выбор места включения трансформатора (максимум нли мнннмум напряжения) определяет соотношение его волнового сопротивления с волновым сопротивлением липин, а это, в свою очередь, определяет соотношение геОметрических размероа поперечного сечения трансформатора н линии. На рис. 43 представлены варианты исполнения четвертьволноваго трансформатора на основе двухпроводной и коакснальной лнний для двух рассмотренных случаев. Из рисунка следует, что в конструкторском отношении предпочтительнее вариант О' < О'. Рис. 4.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
