8. Согласование нагрузки с линией. Точки согласования. Волновые сопротивления 2-х проводной, коаксиальной линий, свободного пространства.
Суть согласования заключается в том, чтобы обеспечить в линии режим бегущих волн (сопротивление нагрузки равно волновому и реактивная составляющая компенсируется).
Согласование необходимо производить в трех точках:
1) Выход передатчика с входом кабеля антенны (фидера);
2) Выход кабеля с входом антенны;
3) Сопротивление выхода антенны с сопротивлением свободного пространства (сопротивление излучения).
Первая точка согласования должна быть согласована на заводе.
Волновое сопротивление двухпроводной линии:
Волновое сопротивление коаксиальной линии:
Волновое сопротивление свободного пространства:
КПД линии зависит от ее длины. Чем больше ее длина, тем больше потери в линии и меньше ее КПД. Увеличение коэффициента стоячих волн ведет к необходимости увеличивать мощность передатчика. На коэффициент стоячих волн введена норма, он должен быть не более 2.
Какие виды согласования можно использовать:
Для любой линии |
Коаксиальная линия и двухпроводной линии |
Двухпроводная линия |
Четвертьволновая вставка |
Экспоненциальная вставка |
Одиночный шлейф |
9. Способы согласования линии с нагрузкой. Согласование с помощью экспоненциальной вставки.
При согласовании генераторов с линией входное сопротивлении линии со стороны генератора делается активным, численно равным оптимальному эквивалентному сопротивлению колебательной системы генератора. Согласование линии с антенной заключается в том, что при помощи согласующего устройства входное сопротивление антенны со стороны линии делается активным и равным волновому сопротивлению линии.
Согласование производится в трех точках: выход генератора со входом фидера, выход фидера со входом антенны, сопротивление выхода антенны с сопротивлением свободного пространства.
Экспоненциальной называется линия, волновое сопротивление которой изменяется по длине согласно экспоненциальному закону. Это достигается изменением расстояния между проводами линии или их диаметра и соответственно погонной индуктивности, и емкости линии по ее длине.
Для двухпроводной – изменение расстояния между проводами (за счет подбора длины вставки), для коаксиальной изменение диаметра.
Где b – конструктивная величина, характеризующая скорость расхождения проводов или изменения их диаметра.
При известных значениях и заданном значении коэффициента b согласование выполняется путем определения длины вставки l, при которой выполняется равенство:
По мере увеличения xрасстояние между проводами уменьшается, погонная емкость увеличивается, а Rволн. уменьшается. При b<0 линия сужается в обратном направлении от начала к концу, в этом случае уменьшается Rволн.
Физическая сущность заключается в том, что по мере увеличения волнового сопротивления амплитуда напряжения увеличивается, а амплитуда тока уменьшается, тогда как однородной идеальной линии, работающей в режиме бегущих волн, амплитуда напряжения и тока остается неизменной. Отсюда следует вывод, что экспоненциальная линия является трансформатором сопротивлений.
Этот способ применяют в отрытых двухпроводных линиях. Как известно за счет стоящих волн вне согласованной линии имеются такие сечения, в которых реактивная составляющая входного сопротивления меняет знак и, следовательно, входное сопротивление чисто активное.