Лабораторная работа №3

“ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ УЗКОПОЛОСНОГО СОГЛАСОВАНИЯ В ПОЛОСКОВЫХ ЛИНИЯХ ПЕРЕДАЧИ”

Цель работы: изучение расчетных методов согласования, экспериментальное исследование частотных характеристик схем согласования с помощью автоматической измерительной линии.

Продолжительность работы - 3ч

Коллоквиум - 1ч

Самостоятельная подготовка - 2ч

1. Краткие сведения о методах согласования нагрузках в микрополосковых трактах.

2. Согласование нагрузки с помощью реактивного параллельного шлейфа

   1. Графический метод

   2. Аналитический метод

3. Согласование нагрузки четвертьволновым трансформатором

   1. Графический метод

   2. Аналитический метод

4. Согласующие элементы на микрополосковых линиях

5. Измерение импедансных характеристик нагрузок

   1. Подготовка к работе и калибровка векторного анализатора цепей Р4-11

   2. Измерение комплексного сопротивления

6. Описание стенда с несимметричной полосковой линией.

7. Задание к экспериментальной части

8. Содержание отчета

9. Контрольные вопросы

1. Краткие сведения о методах согласования нагрузках в микрополосковых трактах.

Любая линия передачи СВЧ служит для направленной передачи электромагнитной энергии от генератора к нагрузке. Будем считать, что вся электромагнитная энергия попадает в линию передачи из источника и распространяется по ЛП в виде волны. Если сопротивление нагрузки чисто активно и равно волновому сопротивлению линии передачи, то электромагнитная волна беспрепятственно попадает в нагрузку, а в линии устанавливается режим бегущей волны. В линии с несогласованной нагрузкой (сопротивление нагрузки не равно волновому сопротивлению линии) присутствует как падающая, так и отраженная волна от нагрузки и в этом случае устанавливается режим смешанной волны. Целью согласования в линии передачи является обеспечение режима бегущей волны. Это достигается путем включения в некотором сечении линии передачи реактивного четырехполюсника, который на заданной частоте трансформирует комплексное сопротивление (проводимость) нагрузки в чисто активное и равное волновому сопротивлению линии. Существуют методики расчета параметров трансформирующих элементов для широкополосного и узкополосного согласования.

В случае узкополосного согласования режим бегущей волны достигается только на одной частоте, а полоса частот при расчете параметров согласующего четырехполюсника не контролируется, хотя и может достигать значительной величины. При этом ширина полосы согласования будет наибольшей при минимальной проводимости согласующего элемента и наиболее близком его расположении от нагрузки.

Целью методик широкополосного согласования (МШС) является обеспечение допустимого коэффициента отражения в требуемой полосе частот. В данной лабораторной работе МШС не рассматриваются.

Согласующие четырехполюсники могут быть образованы из последовательных и параллельных реактивных элементов. В диапазоне СВЧ реактивные элементы представляют собой конструктивные элементы с распределенными параметрами (отрезки ЛП, штыри, диафрагмы, неоднородности).

В микрополосковых трактах наиболее просто реализуются параллельные реактивные элементы, представляющие собой шлейфы холостого хода (Х.Х.) и короткозамкнутые шлейфы (К.З.), а также четвертьволновые трансформаторы (последовательные согласующие элементы).

Решение задачи согласования всегда является неоднозначным и может быть выполнено аналитическим и графическим способом. Первый из них имеет высокую точность, но не дает очевидного ответа о сочетании параметров схемы согласования в различных вариантах решения. Второй способ использует круговую диаграмму полных сопротивлений и проводимостей и, хотя имеет меньшую точность, но является наглядным и однозначно определяет параметры схемы для каждого варианта решения.