Лінії передачі свч - дипломна робота, сторінка 9

Максимально плоска характеристика описується функцією виду

Графік максимально плоскою характеристики показаний на рис. 2.11, б. Слід зазначити, що основна відмінність трансформаторів з чебишовських і максимально плоскою характеристиками полягає в тому, що при однакових параметрах переходу (bп. Bз) трансформатор з максимально плоскою характеристикою має велику довжину, але більш лінійну фазочастотную характеристику.

З виразів, що визначають функції робочого загасання L, слід, що відносно аргументу  вони періодичні з періодом . Практично використовується лише перший період функції, для якого довжини сходинок виходять найменшими.

Р
ис. 2.11. Частотні характеристики східчастих трансформаторів: а - чебишовських, б - максимально плоска

Плавні переходи використовуються також для узгодження активних навантажень і можуть розглядатися як граничний випадок ступеневої переходу при збільшенні числа сходинок п до нескінченності і незмінній довжині переходу. Частотні характеристики плавний перехід у неперіодичні. Найбільш часто вживаються на практиці експонентний перехід, чебишовських перехід і імовірнісний перехід, який є граничним випадком ступеневої переходу з максимально плоскою характеристикою.

Плавний перехід, по суті, є нерегулярною двухпроводной лінією передачі, в якій погонні параметри і хвильовий опір - функції поздовжньої координати. При цьому еквівалентна схема елементарної ділянки такої лінії довжиною dz має вигляд, як і для регулярної лінії (див. Рис. 1.10). Тому залишаються справедливими телеграфні рівняння (1.2). Усі вхідні в ці рівняння величини залежать від z. Зокрема, для двухпроводной експоненційної лінії (рис. 2.12) при збільшенні z зростає | Z1 |, а | Y1 | зменшується.

Це обумовлено збільшенням погонной індуктивності L1 і зменшенням погонной ємності С1 викликаними збільшенням відстані між проводами. Можна підібрати геометрію лінії так, щоб залишалася незмінною вздовж лінії величина k =. Можна показати, що хвильовий опір в такий лінії змінюється за експоненціальним законом:

де W0 - хвильовий опір на початку лінії; b - коефіцієнт, який визначає швидкість зміни хвильового опору вздовж лінії. Підбираючи значення W0 і b. можна забезпечити широкосмугове узгодження. Ефективність узгодження залежить від швидкості зміни хвильового опору вздовж лінії. Чим повільніше змінюється W. тим ширше смуга узгодження і більше довжина переходу.

Недоліком плавних експоненційних переходів є їх велика довжина при значних перепадах хвильового опору. Наприклад, при W (z = l) / W0 = еbl = 7,4 і допуск на неузгодженість | Гmax |  0,05 довжина переходу l  3. При цьому довжина оптимального че-Бишівський переходу в 34 рази менше. Серед плавний перехід при однакових перепадах хвильових опорів, нижній граничній частоті і допуск на неузгодженість найменшу довжину мають чебишовських переходи.

Порівняння ступеневих і плавних переходів показує, що при однакових параметрах довжина ступеневої переходу помітно менше, ніж плавного. Однак при цьому смуга пропускання плавного переходу набагато ширше. При підвищених вимогах до електричної точності плавний перехід краще ступеневої. Зниження електричної міцності останнього пояснюється концентрацією електромагнітного поля в місцях стиків окремих сходинок. Слід зазначити, що існує теоретичне обмеження на ширину смуги узгодження, яке встановлюється теоремою Фано:

де Q - добротність навантаження, що визначається як відношення реактивної потужності, що накопичується в навантаженні на середній частоті f0. до потужності теплових втрат. Узгодження неможливо також на частотах, відповідних нескінченно великим реактивним опорам або провідності навантаження.

2.4. Погоджують пристрої в лініях передачі СВЧ

Розглянемо погоджують пристрої в лініях передачі СВЧ, найбільш поширені на практиці.

В хвилеводних, коаксіальних і Полоскова трактах НВЧ застосовуються такі типи узгоджувальних пристроїв:

послідовні і паралельні шлейфи;

ступінчасті і плавні переходи.

Крім того, в хвилеводних трактах в якості узгоджувальних пристроїв використовуються діафрагми і реактивні штирі. На рис. 2.13. представлені варіанти волноведного виконання чвертьхвильових трансформаторів. При переході від хвилеводу, заповненого діелектриком з відносною діелектричною проникністю r до порожнього волноводу може бути використаний трансформатор, показаний на рис. 2.13, a. Трансформатор довжиною в / 4 частково заповнений діелектриком і має хвильовий опір, рівне середньому геометричному хвильових опорів з'єднуються волноводов:

На рис. 2.13, 6. в представлені чвертьхвильові трансформатори, призначені для узгодження переходу прямокутних хвилеводів з різними хвильовими опорами. Зокрема, для хвилеводів з різними розмірами вузьких стінок розмір bтр визначається з умови: bтр =, а для хвилеводів з різними розмірами широких стінок соглас
ование забезпечується при.

Рис.2.13. Чвертьхвильові трансформатори в волноводном виконанні для узгодження волноводов з різним діелектричним заповненням (а) і з різними розмірами вузьких (б) і широких (в) стінок

В
Аріантом коаксіального виконання чвертьхвильових трансформаторів показані на рис. 2.3. Діаметри проводів коаксиала трансформатора визначаються з умови узгодження Wтр =, і вирази для хвильового опору коаксиала (див. Табл. 1.3).

Мал. 2.14. Полоскова четвертьволновий узгоджувальний трансформатор

На рис. 2.14 показана топологія четвертьволнового трансформатора в Полоскова виконанні.

Д
ля цілей узгодження в трактах НВЧ використовуються короткозамкнені реактивні шлейфи. Варіанти виконання шлейфів представлені на рис. 2.15.

Мал. 2.15. Шлейфи: а - паралельний хвилеводний; б - послідовний хвилеводний; в - паралельний коаксіальний; г - паралельний смуга розімкнутий; д - паралельний полосквий короткозамкнутий; е - послідовний смуга; ж - еквівалентна схема послідовного Полоскова шлейфа

Коротке замикання в хвилеводних (рис. 2.15, а. Б) і коаксіальних (рис.2.15, в) шлейфах досягається розміщенням в них проводять поршнів, розміри поперечного перерізу яких забезпечують коротке замикання стінок хвилеводу і вільне переміщення поршня вздовж хвилеводу. (На малюнках поршні не показані). На рис. 2.15, р д. Е показана топологія Полоскова шлейфів. Паралельний розімкнутий шлейф (рис. 2.15, г) має ємнісний характер вхідного опору: ХШ = -Wш ctg (l) при l 2 (d / 2a) (l + sec (d / 2a) ctg 2 (x0 / a)).

Резонансна діафрагма утворюється накладенням ємнісний і індуктивного діафрагм. Резонансна частота діафрагми визначається наближеним співвідношенням

де с = 3 10 8 м / с - швидкість світла у вакуумі.

Н
едостаток ємнісний і резонансної діафрагм полягає в тому, що вони значно знижують електричну міцність тракту.

На практиці знаходять застосування складні багатощілинні діафрагми. Вони мають багатоконтурну еквівалентну схему. Підбираючи розміри і кількість щілин, вдається створити необхідну частотну характеристику діафрагми. Приклад такої діафрагми дан на мал. 2.19.

Реактивний штир представляє собою металевий циліндр невеликого діаметра, що розміщується в поперечному перерізі хвилеводу паралельно або перпендикулярно силовим лініям електричного поля. Залежно від розташування штиря в поперечному перерізі хвилеводу і його розмірів на еквівалентній схемі він може бути представлений индуктивностью пли ємністю. На рис. 2.20 представлені реактивні штирі в волноводе і їх еквівалентні схеми. Значення номіналів елементів еквівалентних схем штирів визначаються за формулами, наявними в довідковій літературі. При неглибокому зануренні штиря в хвилевід паралельно силовим лініям електричного поля він еквівалентний ємності (рис. 2.20, б). Такі штирі використовуються в перебудовуватися згоди пристрої, еквівалентному трехшлейфовому согласователя (рис. 2.21). Недолік ємнісних штирів полягає в тому, що вони знижують електричну міцність тракту.

Схожі роботи:

Підключення лінійпередач до навантаження із заданим опором

Курсова робота >> Фізика

поширені типи лінійпередачі для різних діапазонів хвиль представлені в таблиці 1. Таблиця 1 ЛінііпередачіСВЧ Дротяні. опір трансформатора і місце включення його в лініюпередачі. Визначено максимально допустима потужність в навантаженні.

Розрахунок електромагнітного поля коаксіальної лінііпередачі енергії

Реферат >> Комунікації і зв'язок

розробки і виробництва коаксіальних лінійпередачі. призначених для роботи в ВЧ і СВЧ діапазонах. Коаксіальні кабелі.

Електронні ланцюги НВЧ (конспект)

Методичка >> Комунікації і зв'язок

СВЧ тверді діелектрики широко використовуються для електроізоляції і кріплення струмопровідних елементів в передавальних лініях. приєднаного до вимірювальної лінії. Другий спосіб полягає. і сумарною (ЕΣ) в вимірювальної лінії в відсутності досліджуваного зразка.

Розробка конструкції антенного модуля НВЧ

Дипломна робота >> Комунікації і зв'язок