- •1) Линия разомкнута на конце;
- •2) Линия замкнута накоротко;
- •3) Линия замкнута на чисто реактивное сопротивление.
- •1) Выход передатчика с входом кабеля антенны (фидера);
- •2) Выход кабеля с входом антенны;
- •3) Сопротивление выхода антенны с сопротивлением свободного пространства (сопротивление излучения).
- •Какие виды согласования можно использовать:
- •Теорема Остроградского-Гаусса.
- •Особенности распространения св
- •Особенности распространения кв
- •Дальность прямой видимости.
1.
№ диапазона |
Частота |
Название радиочастот |
Длина волны, м |
Название радиоволн |
Применение |
6 |
300-3000 кГц |
Средние |
1000-100 |
Гектометровые |
Организация ПРС (2,13 и 2,15 МГц), ПРС Метро (2,44 и 2,464 МГц)
|
8 |
30-300 МГц |
Очень высокие |
10-1 |
Метровые |
Организация СРС и РОРС (151,725-156 МГц) |
9 |
300-3000 МГц |
Ультравысокие |
1-0,1 |
Дециметровые |
Организация ПРС-Д (аналоговая 330МГц, TETRA – 450МГц, GSM-R – 900МГц, LTE- 1790-1800 МГц) |
10 |
3-30 ГГц |
Сверхвысокие |
0,1-0,01 |
Сантиметровые |
Организация спутниковой |
Сопротивление излучения антенны RΣв большей степени характеризует качество антенны, чем излучаемая ею мощность, т.к. последняя зависит не только от свойств антенны, но и от тока, создаваемого ей.
2.
Закрытый колебательный контур не будет излучать энергию электромагнитных волн, т.к. электрическое и магнитное поля пространственно разнесены (электрическое сосредоточено между обкладками конденсатора, а магнитное близко от катушки индуктивности). Условия возникновения электромагнитной волны – совмещение электрического и магнитного полей.
3.
Линия называется длинной поскольку ее размеры соизмеримы с длиной волны.
Линии передачи или фидерные линии – это устройства, предназначенные для передачи высокочастотной энергии от одного участка к другому, например, от передатчика к антенне или от антенны к приемнику. Линии передачи, как и антенны имеют геометрическую длину, соизмеримую с длиной волны, возбуждаемых в ней колебаний, поэтому линии передачи называют длинными линиями.
В антенной технике используют в основном 3 типа конструктивного исполнения длинных линий:
1) двухпроводная линия;
2) коаксиальная линия;
3) волноводная линия.
Волновое сопротивление линии определяется выражением:
Волновое сопротивление коаксиальной и двухпроводной линий полностью определяется их погонными индуктивностями и емкостями.
Погонные значения – приходящиеся на единицу длины.
Обычно двухпроводная линия используется при а>5r1 и в этом случае ρ2 = (200-300) Ом.
Для коаксиальной линии характерно соотношение D/d≈3,6 и в этом случае ρк = (50-75) Ом. Волновое сопротивление свободного пространства:
Требования, предъявляемые к линиям передачи любой конструкции:
1) минимальные потери энергии в линии, они складываются из потерь на нагрев проводов и на излучение во внешнюю среду;
2) возможнобольшая предельная мощность высокочастотных колебаний, допустимая для передачи по линии;
3) отсутствие антенного эффекта, то есть линия не должна излучать и принимать электромагнитные волны, в противном случае, искажается диаграмма направленности антенны и усиливается прием помех;
4) достаточная широкополосность, то есть затухание, вносимое всеми звеньями линии передачи, не должно превышать допустимую величину во всем спектре частот передаваемых колебаний;
5) Стабильность параметров в такой степени, чтобы изменение температуры, влажности, и других параметров среды не сказывалось на работе линии;
6) Допустимые габариты и вес;
7) Механическая прочность, удобство монтажа, простота изготовления;
5
- фазовая постоянная, показывающая отставание фазы колебаний за время их распространения на единицу длины линии.
В зависимости от соотношения между волновым сопротивлением линии и сопротивлением нагрузки линии могут работать в режиме бегущих волн, стоячих волн или в режиме смешанных волн.
Бегущими волнами называются волны, фаза которых удаляется от источника возбуждения с постоянной скоростью, зависящей от свойств среды.
Стоячими волнами называют колебания, полученные в результате сложения двух бегущих волн, направленных навстречу друг к другу. Например, падающие и отраженные волны.
Бегущие волны в линии получаются в случае, если сопротивление нагрузки чисто активное и равно волновому сопротивлению линии.
Выводы:
1) вкаждом сечении линии напряжение и ток меняются синусоидально во времени;
2) амплитуды напряжения и тока не зависят от выбранной координаты х (линия без потерь), то есть постоянны по всей длине линии;
3) фазы напряжения и токане изменяются;
4) сопротивление линии активно в любом сечении, т.к. в различных сечениях.
6.
Стоячими волнами называют колебания, полученные в результате сложения 2 бегущих волн, направленных навстречу друг другу, например, падающей и отраженной.
Стоячие волны в линии могут возникать в одном из трех случаев:
1) Линия разомкнута на конце;
2) Линия замкнута накоротко;
3) Линия замкнута на чисто реактивное сопротивление.
В этом случае энергия полностью отражается обратно, возникают чисто стоячие волны.
Выводы:
1) в каждом сечении напряжение и ток меняются по гармоническому закону;
2) амплитуда напряжения и тока изменяется вдоль линии и зависит от координаты х. Точки, где Uи Iпринимают максимальные значения называют пучностями, а минимальное — узлами
3) фаза напряжения и тока сдвинута друг от друга на π/2, а значит, имеет реактивный характер;
4) фаза напряжения во всех сечениях линии одинакова, то есть во всей линии напряжение равно нулю или достигает максимума в один и тот же момент времени, но эти максимумы для разных сечений различны, поскольку амплитуда колебаний вдоль линии изменяется. То же самое можно сказать и о токе;
5) так как линия имеет реактивный характер, кроме точек резонанса, то мощность в нагрузке не выделяется:
6) Если длина линии равна , то линия имеет чисто активный характер.При некотором изменении ее длины, она становится либо индуктивной, либо емкостной
Коэффициент стоячих волн — это отношение наибольшего значения амплитуды напряжённости электрического или магнитного поля стоячей волны в линии передачи к наименьшему. Он характеризует качество согласованности линиис нагрузкой и в идеале должен быть равен 1.
7.
Смешанные волны – совокупность бегущих и стоячих волн.Уравнение смешанных волн имеет 2 слагаемых для тока и напряжения.
Коэффициент стоячих волн – это отношение максимального действующего значения (напряжения или тока) к минимальному, то есть отношение максимального напряжения к напряжению бегущей волны. Он характеризует качество согласования линии с нагрузкой и в идеале должен быть равен единице.
Минимальное значение амплитуды тока и напряжения соответствует бегущим, а максимальное – бегущая + стоячая.
Общие выводы по работе длинных линий:
1) для бегущей волны тока линия представляет чисто активное сопротивление, равное волновому, поэтому, если R2=ρ, то энергия падающей волны полностью поглощается в нагрузке и в линии существуют только бегущие волны. Если линия работает в режиме стоячих волн, то ее входное сопротивление имеет реактивный характер. При наличии в линии и бегущих и стоячих волн ее входное сопротивление имеет активные и реактивные составляющие;
2) если линия замкнута накоротко или разомкнута на конце, то условия распространения в конце линии резко нарушаются, вследствие чего происходит полное отражение падающей волны, в результате возникают чисто стоячие волны и генератор никакой энергии не затрачивает;
3) если в линии имеются потери, то они компенсируются за счет бегущей волны, независимо от вида нагрузки;
4) если линия замкнута на комплексную нагрузку или на активное сопротивление, не равное волновому, то в линии существуют и бегущие и стоячие волны; в этом случае часть энергии падающей волны поглощается нагрузкой, а часть отражается стоячей волной;
5) Падающая и отраженная волна дают стоячие волны.
8.
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: