8. Согласование линии передачи с нагрузкой в пакете программmicrowaveoffice

Цель работы:освоение методики одношлейфного согласования линии передачи с нагрузкой в пакете программMicrowaveOffice.

1. Теоретические сведения

В радиотехнических устройствах часто цепь, потребляющая высокочастотную (ВЧ) энергию (нагрузка) находится на удалении от источника этой энергии. В этом случае энергия передается с помощью линии передачи (ЛП). Выбор волновых сопротивлений ЛП ограничен несколькими стандартными номиналами (для коаксиального кабеля это 50, 75, 90, 150 Ом), в то время как сопротивление (проводимость) нагрузки может быть самым разным. Очевидно, что для обеспечения эффективной передачи энергии в нагрузку необходимо иметь в ЛП режим бегущей волны, а для этого она должна быть нагруженной на сопротивление (проводимость), равное волновому. Задача трансформации сопротивления (проводимости) нагрузки для удовлетворения этого условия реализуется с помощью согласующего устройства. Подобная же проблема должна решаться в случае, если выходное сопротивление (проводимость) цепи не равно входному сопротивлению следующей за ней цепи. Согласующие устройства могут выполняться в виде цепей из сосредоточенных реактивностей (обычно на не очень высоких частотах) или из отрезков ЛП. Последний вариант обычно реализуется на СВЧ.

В работе исследуется простейший способ согласования с помощью двух отрезков ЛП. Идея его чрезвычайно проста.

Известно, что проводимость на входе отрезка ЛП без потерь длиноюна частотенагруженной на нагрузку с проводимостью, может быть определена как:

,

где – волновая проводимость ЛП;. Так как функцияменяется отдо, то вещественная и мнимая части проводимостимогут принимать самые разные значения. Выберем такую длину отрезка ЛП, чтобы вещественная частьбыла бы равнапри заданном значении. Тогда получим следующие уравнения дляи:

.

Таким образом, на входе этого отрезка ЛП вещественная часть проводимости равна . Для того, чтобы обратить мнимую проводимостьв ноль, достаточно в этой точке присоединить параллельно проводимость равную. Следовательно, теперь в ЛП до согласующего устройства будет существовать бегущая волна. Обычно для нахождения длиныотрезка ЛП и входной реактивностипользуются не приведенными выше уравнениями, а диаграммой Вольперта–Смита (ДВС) (см. 5.5). На «бумажных» ДВС откладываются нормированныезначения сопротивлений (нормированныезначения проводимостей). На ДВС в компьютерных программах часто значения на кривых являются абсолютными. ДВС для сопротивлений и проводимостей практически полностью совпадают. Нужно только учитывать, что положительное реактивное сопротивление соответствует индуктивности, а положительная реактивная проводимость соответствует емкости и наоборот. Так как модуль коэффициента отражения от нагрузки не изменяется вдоль ЛП, перемещение вдоль нее происходит вдоль дуги с постоянным радиусом, равным расстоянию от центра диаграммы до точки определяемой сопротивлением (проводимостью) нагрузки. При перемещении от нагрузки к источнику падающей волны (генератору) поворот производится по часовой стрелке. Угол поворота радиуса равен. Здесь– длина перемещения вдоль ЛП,– длина волны в ЛП.