10. Способы согласования линии с нагрузкой. Согласование с помощью четвертьволновой вставки.
Этот способ используется как в двухпроводной, так и в коаксиальной линиях (с помощью четвертьволнового трансформатора).
Этот трансформатор - это отрезок двухпроводной или коаксиальной линии длиной x=λ/4, который вводится последовательно с основной линией передачи.
На рисунке показано включение четвертьволнового трансформатора между линией с сопротивлением и нагрузкой с сопротивлением.
.
Для согласования ρс – волновое сопротивление согласующей цепи должно быть равно волновому сопротивлению главной линии ρ1:
Таким образом, для согласования основной линии с нагрузкой волновое сопротивление вставки должно быть равно среднему геометрическому между волновым сопротивлением основной линии и сопротивлением нагрузки R2.
Волна, идущая от генератора к нагрузке, отражается сначала от начала в ставки обратно к линии, а потом от конца вставки. Две отраженные волны оказываются в противофазе и друг друга компенсируют. Остается только бегущая волна.
Сущность согласования: волны, идущие от генератора отражаются как от начала, так и от конца согласующего трансформатора, причем в начале трансформатора обе отраженные волны складываются в противофазе, так как одна из них проходит расстояние большее на λ/2 (от начала четвертьволнового участка до его конца и обратно). Таким образом, отраженные волны компенсируют друг друга и в линии сохраняются только бегущие волны.
Для согласования основной линии с нагрузкой волновое сопротивление четвертьволновой линии должно быть равно среднему геотермическому между волновым сопротивлением основной линии и сопротивлением нагрузки R2.
Физический смысл: волны, идущие от генератора к нагрузке, отражаются как от начала, так и от конца согласующего трансформатора. При чем в начале трансформатора обе отраженные волны сворачиваются. Обе отраженные волны складываются в противофазе, поскольку одна из них проходит дополнительное расстояние от начала устройства до конца и обратно. Таким образом 2 отраженные волны взаимоуничтожаются друг об друга и в основной линии сохраняются только бегущие волны.
11. Способы согласования линии с нагрузкой. Согласование с помощью одиночного шлейфа
Этот способ используется для согласования в открытых двухпроводных линиях. В несогласованных линиях за счет стоячих волн имеются сечения, в которых максимальному значению напряжения соответствует минимальный ток и на расстоянии λ/4 находится сечение, в котором напряжение минимально и ток максимален.
В описанных сечениях возникает резонанс и реактивная составляющая входного сопротивления меняет свой знак и входное сопротивление чисто активно. В сечении в линии с максимальным напряжением входное сопротивление равно:
В сечении линии с минимальным напряжением:
Таким образом, на данном отрезке линии длиной активная составляющая входного сопротивления изменяется в пределах:
Rвх min<ρ и Rвх max>ρ
Таким образом, в каком-либо промежуточном сечении ab, в которое и включается шлейф, сопротивление Rвх=ρ или входная проводимость gвх=1/ρ=gв (волновая проводимость).
Физический смысл применения одиночного шлейфа заключается в том, что отраженная от нагрузки волна замыкается через шлейф, затем отражается от его короткозамкнутого либо разомкнутого конца и возвращается вновь к нагрузке, не попадая в основную часть линии. Таким образом, стоячие волны существуют только в шлейфе и в той части линии, которая располагается между шлейфом и нагрузкой.