
Виды линии передачи
Линия передачи (направляющие системы) называется устройство служащая для передачи электромагнитной энергии в заданном направлении с потерями.
Характеристики среды:
Абсолютная диэлектрическая проницаемость:
Абсолютная магнитная проницаемость:
δ-
удельная проводимость среды
вектор напряженности электрического поля
Вектор напряженности магнитного поля
Вектор Пойтинга
Металлические волноводы – металлические трубы различных сечений
.
Диэлектрические волноводы
Двухпроводная линия:
Экранированная двухпроводная линия.
Коаксиальная пара
Полосковые линии передачи.
Несимметричная полосковая линия
Симметричная полосковая линия
Электромагнитное поле в линия передачи.
Поле в линии передачи представляет собой сумму бесконечного числа типов волн.
Е,Н,Т- определим наличие продольной составляющей каждого вектора, вдоль которого происходит передача энергии.
E:
H:
T:
Из всего множества типов волн некоторые из них будут распространяться, некоторые нет.
При распространении по оси Z
-Комплексная
амплитуда напряженности в точке Z.
-Комплексная
амплитуда напряженности в начале линии
передачи.
-коэффициент
распространения волны типа mn
в линии передачи
комплексная
амплитуда
E(z) модуль.
E(z)=E(0)
Случай распространяющей волны
-
коэффициент затухания.
-
коэффициент фазы.
Каждый
тип волны имеет свою критическую длину
и
частоту
.
Они вычисляются исходя из типа волны, вида линии передачи и вида её затухания.
Для того что бы волна распространялась в линии передачи должны выполняться следующие условия:
f> λ<
Из всех типов волн выбирают 1 который имеет максимальную критическую длину волны и минимальную критическую частоту, это основной тип волны, остальные волны называются высшими.
Условия одномодового распространения:
↑F ↑λ
Прямоугольный металлический волновод.
Vф- фазовая скорость в среде заполняющий волновод.
H10- основной тип волны.
Волны Е и Н с одинаковыми индексами будут иметь одинаковые значения критической частоты и критической длины волны.
Каждый тип волны будет иметь свою длину волны:
Коэффициент затухания:
- коэффициент фазы
в среде волновода.
Фазовой скоростью называется скорость движения фазового фронта волны определённой частоты в линии передачи.
Групповой скоростью называется скорость перемещения максимума огибающей группы не гармонических волн близких между собой по частоте.
Rs- поверхностное сопротивление проводящих стенок.
Затухание линии передачи.
Для распространенных типов волн можно записать соотношение определяющее комплексную амплитуду напряжения поля в любой точке линии передачи.
Е(0)- комплексная амплитуда в начале линии передачи.
γ- коэффициент распространения.
γ=α+jβ α=0 β≠0
В реальных линиях передачи коэфициент альфа не равен нулю.
-
Это выражение характеризует изменение
фазы волны.
-
это выражение характеризует изменение
амплитуды поля.
Линия
передачи имеет α=
Длинна линии передачи 5 метров, мощность на входе 150 кВт. Найти мощность на выходе.
Соотношения Нп и дБ.
1 нп=0.115 дБ
1 дБ=8.686 Нп
Расчет полосковых линий передачи.
а - ширина основания
w – ширина полоска
t – толщина полоска
h – высота диэлектрика
B=2h+t≈2h
Делитель мощности.
Дм предназначены для распределения мощности между входами в заданном соотношении.
В идеальном делителе мощности:
Входная мощность равна сумме выходных мощностей.
Делитель мощности также работает и в качестве сумматора мощностей.
Требования к которым должен удовлетворять делитель мощности:
деление сигнала в заданном соотношении.
Согласование всех выходов.
Развязка выходных плеч (для развязанного делителя мощности.)
Работа в заданном частотном диапазоне.
Простейшим делителем мощности является разветвлении линии передачи.
Последовательный делитель мощности.
Условие согласования при последовательном соединении:
Параллельный делитель мощности.
У- проводимость.
Условие согласования при параллельном соединении
(2)
Коэффициент деления:
Для обеспечения коэффициента деления необходимо правильно подобрать волновое сопротивление выходных плеч. Они находятся в соответствии с (2)
Неизвестными как правило бывают Z2 и Z3
Решением системы (1) (2) будет:
Если P2=P3 →KP=1
Требование развязки означает отсутствие связи между выходными плечами делителя мощности.
В плече 3 сигнал отражается. Из плеча 2 сигнал приходит двумя путями, через половину длинны волны в линии передачи и через сопротивление, пройдя практически нулевое расстояние, величина сопротивления выбирается так что амплитуды волн были практически равны и за счет противофазности, гасили друг друга. Плечи 2 и 3 – развязанные.
Импедансные параметры.
Волновые параметры.
(
)-
матрица рассеивания.
P2, P3, P4-известны.
Z1-известна
- найти
Дм1
Дм2