книги из ГПНТБ / Семенов Н.А. Техническая электродинамика учеб. пособие для электротехн. ин-тов связи
.pdfМ о д и ф и ц и р о в а н н ы й т р а н с ф о р м а т о р (рис. 14.106) преобразует комплексное сопротивление нагрузки в активное со противление, равное Z0 . Он представляет собой отрезок линии дли
ной |
с характеристическим |
сопротивлением |
Z T и поэтому |
широкополоснее, чем ранее описанный (при чисто |
активной наг |
||
рузке |
/і = 0, /=Ло/4 и оба варианта |
совпадают). Параметры транс |
|
форматора определяются по круговой диаграмме методом после довательных приближений.
П р и м е р . Чтобы сопоставить результаты, заимствуем .исходные данные из предыдущего примера: Z H =20+i 30 Ом; Z0 =76 Ом. Проводим расчет методом итераций по следующей схеме:
. |
k |
zp = zJF%T» |
74*> = zH/z<*> |
7<*> |
|
|
|
1 |
75 0м |
0,267+І0,40 |
4,3 |
|
|
|
2 |
17,4 |
0м |
1.15+І1.72 |
4,4 |
|
|
3 |
17,0 |
Ом |
1,18 + П,76 |
4,4 |
|
Примечание. |
В качестве |
нулевого |
приближения выбрано x^J =.1; |
опре |
||
деляется по круговой диаграмме как ближайшая (по направлению к генератору) точка с чисто активным сопротивлением, равноудаленная от центра с
Определяем теперь /=0,064 Ло, что ш семь раз меньше, чем .в предыдущем случае. -Нри этом относительная полоса согласования Л//о=05% 'при |Г]^0,і1, что в четыре раза превосходит результат, полученный с четвертьволновым транс форматором. Таким образом, преимущества модифицироваиного трансформатора "перед четвертьволновым при нагрузке со значительной .реактивностью очевидны.
Т р а н с ф о р м а т о р |
с п у л ь с и р у ю щ и м |
(по д л и н е ) |
|
с о п р о т и в л е н и е м . |
В четвертьволновом трансформаторе |
харак |
|
теристическое сопротивление Z T трансформирующей |
секции |
явля |
|
ется промежуточным по величине между согласуемыми сопротив
лениями ЯА |
И Z0 . Характеристическое |
сопротивление |
изменяется |
||||||||||
по длине линии (от RA к ZA |
и Z 0 ) монотонно; один |
скачок |
сопро |
||||||||||
тивления (от RA К Z 0 ) заменяется |
двумя меньшими |
и, кроме того, |
|||||||||||
отражения от них складываются |
на расчетной частоте |
в |
противо- |
||||||||||
фазе. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В трансформаторе рис. 14.10е, согласующем активные сопро |
|||||||||||||
тивления Z 0 |
и Z], исходная |
величина |
скачков сопротивления |
не |
|||||||||
уменьшена. |
Согласование |
осуществляется |
путем |
интерференции |
|||||||||
волн, отраженных от трех |
плоскостей. Согласующие |
секции |
имеют |
||||||||||
те же |
характеристические |
сопротивления, |
что и согласуемые |
ли |
|||||||||
нии; поэтому при согласовании, например, |
коаксиальных |
кабелей |
|||||||||||
с сопротивлениями Z 0 = 50 |
Ом и Zi = 75 |
Ом используются |
|
отрезки |
|||||||||
этих же кабелей, а не изготавливается |
специальная |
секция |
с Z T = |
||||||||||
=61,3 |
Ом, |
необходимая |
по |
ф-ле (14.34) |
для четвертьволнового |
||||||||
трансформатора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Анализ показывает [22], что длина каждой секции |
трансформа |
||||||||||||
тора с пульсирующим сопротивлением должна быть |
l\IA.\ |
= hlA.2 = |
|||||||||||
— (l/2rc)arcctgУ (Zi/Zo) + 1 + (Zo/Zi), |
что |
всегда |
|
меньше |
1/12 |
||||||||
(h=h, |
если |
фазовые скорости |
и Л в этих отрезках |
равны). Таким |
|||||||||
образом, общая длина трансформатора не превышает одной шес
той длины волны в линии. Например, |
при Z i / Z 2 = 2 /і + /2 = 0,157Л; |
|||||
полоса' |
частот, в |
которой |
осуществляется |
согласование |
(при |
|
/Сбв^0,9; |
Г ^ 0 , 0 5 ) , |
составляет |
в этом |
случае |
Я / / о = 1 3 % . У |
чет |
вертьволнового трансформатора в этих же условиях полоса час-
стот в 1,5 раза |
шире: Я/'/о = |
20%. |
|
|
14.5. |
Широкополосные ступенчатые переходы |
|
||
ОБЩИЕ СООТНОШЕНИЯ |
|
|
||
П о с т а н о в к а |
з а д а ч и . |
Рассмотрим переход для |
согласования |
|
активных сопротивлений, состоящий из я четвертьволновых |
сек |
|||
ций, характеристическое сопротивление которых Zm |
меняется |
по |
||
длине перехода |
(рис. 14.11). Широкополосность согласования |
обу- |
||
Рис. 14.11 |
|
|
словлена в этом случае двумя причинами: уменьшением |
с рос |
|
том п коэффициента отражения Гт |
от каждой ступеньки |
(скачка |
характеристического сопротивления) |
и распределением величин Гт |
|
по длине перехода, обеспечивающим их взаимную компенсацию в
заданной полосе |
частот. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Пусть задана рабочая полоса перехода |
от нижней |
частоты / н , |
||||||||||||
до верхней / в , |
допустимый |
коэффициент отражения от перехода в |
||||||||||||
этой полосе '|Г| Д оп |
(индекс |
«п» |
опускаем), |
номинальное |
сопротив |
|||||||||
ление на его входе Rn=Z0 |
|
и сопротивление |
нагрузки |
RK=Zn+i |
на |
|||||||||
его конце. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф а з о в ы е с о о т н о ш е н и я |
в дисперсных |
системах |
удобнее |
|||||||||||
выражать непосредственно |
через коэффициенты |
фазы |
p = 2rtf/u = |
|||||||||||
= 2я/Л = 2я/ КК/Уец |
(последнее |
равенство |
справедливо |
для |
поло |
|||||||||
го волновода). Поэтому определим |
р н = 2 я / н / % , |
Рв = 2 я / В / У в , |
сред |
|||||||||||
ний коэффициент |
фазы |
ро, |
относительную |
расстройку |
v |
и |
относи |
|||||||
тельную рабочую |
полосу |
v n : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Р о = |
А±Ре_. |
V = |
2 ( P ^ M ; |
v |
|
fczJs.. |
|
|
( 1 4 . з 5 ) |
|||||
При отсутствии |
дисперсии |
соотношения (14.35) переходят в более |
||||||||||||
привычные: i/o= ('/н+/в)/2; |
v=2(/ — / 0 )//о; |
v n |
= (/в—h)lh =nih- |
|||||||||||
Длину секции I выбираем равной |
четверти длины волны Л 0 = |
|||||
= 2я/'Во, т. е. / = Ло/4л=і(2ір0 ) *)• На произвольной частоте |
фазовый |
|||||
сдвиг, соответствующий |
длине одной |
секции, |
|
|
||
|
•-"-т-£—г(, + -т)- |
<'**> |
||||
П р и б л и ж е н н ы й |
м е т о д |
а н а л и з а |
основан на |
предпо |
||
ложении о |
малости отражений |
от |
каждой |
ступеньки перехода. |
||
Считается, |
что отраженная волна проходит |
через другие |
ступени |
|||
без вторичных отражений; это позволяет легко суммировать отра жение от всех ступеней. Несмотря на явную неточность такого до пущения, приближенный метод дает верные результаты в весьма широких пределах. Критерием его справедливости является выпол
нение неравенства M.ax(RK/Rn; RH/RK) ^ |
(2/v/ 7 )"/ 2 |
{по другой |
оцен |
|||||||||||
ке правая часть этого неравенства имеет вид: <(2/vn)n]. |
По |
этому |
||||||||||||
условию |
при v / 7 =0, 5 |
и я = 4 |
вполне допустим перепад |
сопротивле |
||||||||||
ний RK/Rn=\6. |
Переходы с высоким RK/Ra при сравнительно не |
|||||||||||||
большом п рассчитываются точными методами [22], [35], требую |
||||||||||||||
щими весьма |
громоздких вычислений. |
|
т-й с т у п е н ь к и |
|
|
|||||||||
К о э ф ф и ц и е н т |
о т р а ж е н и я |
от |
опре |
|||||||||||
деляется |
по |
приближенной |
формуле |
In z = 2 ( г — 1 ) / ( 2 + 1 ) , |
спра |
|||||||||
ведливой |
для |
| г | , |
близких к единице [б]. Тогда по |
ф-ле |
(8.54) |
|
||||||||
г |
( W 2 " ) - 1 |
^ _ L l |
n , ^ ± L |
. Zm+l^zJrm |
|
. |
(14.37) |
|||||||
|
(Zm+i/Zm)+l |
|
|
|
2 |
Zm |
|
|
|
|
|
|
||
Использование |
для |
Гт |
приближенной |
логарифмической |
фор |
|||||||||
мулы повышает точность данного метода, так как происходит ча
стичная компенсация |
погрешностей. |
|
|
|
|
|
|
Л о г а р и ф м и ч е с к и й |
п е р е п а д |
с о п р о т и в л е н и й |
оп |
||||
ределим через отношение |
сопротивлений |
на |
концах перехода: |
|
|||
|
|
т = 0 |
|
т = 0 |
|
|
|
он равен сумме коэффициентов отражения |
от всех его |
ступенек |
|||||
при синфазном сложении. |
|
|
|
|
|
|
|
К о э ф ф и ц и е н т |
о т р а ж е н и я |
от п е р е х о д а |
на произ |
||||
вольной частоте Г (у) |
определяется |
как |
сумма коэффициентов |
от |
|||
ражения от отдельных ступенек. Перед сложением отнесем фазы
всех коэффициентов отражения к |
сечению |
2 = 0 в |
середине |
пере |
||||
хода. Расстояние т-й ступеньки от |
этого |
сечения |
по |
zm=(m—я/2)/. |
||||
Поэтому |
при переносе плоскости |
отсчета |
к 2 = 0 |
ф-ле (14.22) |
||||
получаем |
Г m = Г m e - • i 2 p Z m = Г m e i ( n - 2 ' n ) |
, l , , |
где |
яр определяется |
ф-лой |
|||
(14.36). |
|
|
|
|
|
|
|
|
') При практической реализации ступенчатых переходов длину секций не |
||||||||
сколько изменяют по сравнению с /=Ло/4, |
чтобы |
скомпенсировать |
эквивалентную |
|||||
реактивность, возникающую на их концах |
при |
скачкообразном изменении |
попе |
|||||
речных размеров линии или волновода. |
|
|
|
|
|
|
|
|
370 |
|
|
|
|
|
|
|
|
В ы б о р з н а ч е н и й |
Гт. |
Равенство нулю всех членов поли |
|||||||||||||
нома |
(14.42), кроме |
|
старшего, требует, |
чтобы |
коэффициенты |
отра |
|||||||||
жения |
от ступенек |
|
перехода |
были |
пропорциональны |
|
биномиаль |
||||||||
ным коэффициентам |
|
С™ (поэтому |
переход |
называют |
также |
бино |
|||||||||
миальным) : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гт |
= Г0Сп |
= Г0 |
|
—~——; |
Гп |
= |
Г0 , |
так |
как |
С" |
= |
С° |
= |
1. |
|
|
|
|
|
т\ (п |
— т)\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(14.44) |
|
Известно, что коэффициенты бинома Ньютона можно опреде |
|||||||||||||||
лить из треугольника |
|
Паскаля |
[5]: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
я |
|
|
|
(Коэффициенты бинома С™ |
|
|
|
|
|
|
|||||
0 ' |
|
|
|
|
|
і |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
її |
1 |
.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
1 |
Л |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
1 |
3 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
ІІ 4 |
,6 |
4 |
її |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
,1 |
Б |
10 |
10 |
б |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
Сумма биномиальных |
коэффициентов ^ |
С™ =2" . Сопоставим |
|||||||||||||
ф-лу (14.44) с (14.38) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
М = |
Ип |
Г Т = г °11п с = г , , 2 '! ; го== "^- |
|
|
(14-45) |
|||||||||
|
|
т = 0 |
|
т = 0 |
|
Г0, |
|
|
|
|
|
|
|
||
Отсюда определяется |
коэффициент |
а затем |
по ф-ле (14.44) |
||||||||||||
— все остальные коэффициенты Гт. С помощью ф-лы |
(14.37) |
по |
|||||||||||||
следовательно |
вычисляются |
характеристические |
сопротивления |
||||||||||||
всех секций: Zx |
через Z 0 |
и Г0, |
затем |
Z 2 |
через Z] и Л т. д. |
|
|
||||||||
|
П Е Р Е Х О Д С Ч Е Б Ы Ш Е В С К О Й Х А Р А К Т Е Р И С Т И К О Й |
|
|
|
|||||||||||
Ч а с т о т н а я х а р а к т е р и с т и к а . |
Длину |
перехода |
можно |
со |
|||||||||||
кратить по сравнению с биномиальным, если синтезировать в пре
делах рабочей полосы |
частот |
равнопульсирующую |
характеристи |
||||||||||
ку |
Г (у) |
(рис. 14.13), которая |
описывается |
полиномом |
(функцией) |
||||||||
Чебышева: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Г(ч) |
= ГмТя(х), |
|
|
|
|
|
(14.46) |
|
где |
|Гдг| |
|Г|доп |
— максимальный по |
модулю коэффициент |
от |
||||||||
ражения в рабочей полосе частот; Тп(х) |
— функция Чебышева |
пер |
|||||||||||
вого рода |
п-го порядка [3]: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
т |
до |
(cos (л |
arccosx) |
при |
| х | < 1 , |
|
(14 47) |
|||
|
|
|
" |
|
1 ch (п |
Arch х) |
при |
\х\ ^ 1. |
|
|
|
||
Эта |
функция в |
интервале |
— 1 = ^ x ^ 1 |
не |
превышает |
значений |
|||||||
± 1 ; |
вне этого интервала она |
неограниченно |
растет |
по |
модулю, |
||||||||
причем тем быстрее, чем больше п (рис. 14.14). Для каждого зна чения п существует представление Тп(х) в виде полинома п-й сте пени, справедливое при любом значении х:
T0(x) |
= l; |
7 i (*) = |
*; Tt(x) |
= 2 x 2 - l ; |
||
Т3(х) |
= 4х3 |
— Зх; |
Г4 (х) = 8х4 |
—8%2 |
+ 1; |
|
Г5 (х) = 16JC5 — |
20х* + 5; |
Те{х) |
= 32*" — 48х4 |
+ 18х2 — 1. (14.48) |
||
I X
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 14.14 |
|
|
||
В |
рабочей полосе частот |
\Тп(х)\^\, |
|
если на ее краях |
х~±\. |
||||||||
Сопоставляя ф-лы (14.42) |
и |
(14.46) — (14.48), заключаем, |
что для |
||||||||||
этого следует положить |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
х = У/Уп\ |
t/ = |
s i n ^ v j ; |
y„ = |
s i n ^ v „ j . |
(14.49) |
||||||
При v = 2 у— 1 и аргумент х=\/уп |
достигает |
своего максималь |
|||||||||||
ного значения. Тогда Г(2) =ГмТп(1/ип) |
|
= (—\)П М. |
|
|
|||||||||
Отсюда |
максимальный |
коэффициент |
отражения |
в рабочей по |
|||||||||
лосе |
перехода: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г _ |
**(-*)" |
|
M{-\)n |
|
|
n |
> |
Arch 1 М/Гдоп | |
(14.50) |
||||
|
Тл (1/"я) |
|
сЬ[пАгс1і(1/(/я )] * |
|
^ |
Arch(l/j/n ) |
|||||||
м |
|
|
|
||||||||||
Условие |
\ГМ\ |
^ |
|^|доп |
позволило |
определить |
также число сек |
|||||||
ций п, обеспечивающее заданное |
согласование. |
|
|
|
|||||||||
Чебышевская |
характеристика |
Г(\) |
в |
рабочей |
полосе |
частот |
|||||||
в среднем |
ближе |
к допустимому |
пределу |Г|Д оп, |
чем максимально |
|||||||||
плоская. |
Более |
полное использование |
допуска |
на |
согласование |
||||||||
приводит к меньшему числу секций п и меньшей длине перехода.
Фазовые искажения, вносимые чебышевским |
переходом, растут |
с увеличением пульсаций. При пульсации | Г м |
| ^ 0 , 1 дБ фазовые |
искажения чебышевского перехода соответствуют либо даже мень ше, чем у перехода с максимально плоской характеристикой.
Заметим, что при расчете переходов с равнопульсирующей ха рактеристикой часто целесообразно разрешать на краях рабочей,
полосы большие |
значения |Г(л>)|, чем величина |
пульсаций |
| Г | Д О П г |
||||||||
что при той ж е длине |
перехода |
позволяет |
несколько |
расширить |
|||||||
полосу частот. |
|
|
Гт. |
|
|
|
|
|
|
|
|
В ы б о р з н а ч е н и й |
Сопоставляя |
ф-лы (14.39) |
и |
(14.48), |
|||||||
с учетом |
(14.40), (14.46), (14.50) можно один за другим опреде |
||||||||||
лить коэффициенты |
отражения от ступеней. По аналогии с (14.44) |
||||||||||
и (14.45) |
запишем |
результат |
в виде |
|
|
|
|
|
|||
|
|
Гт=Г0[С]™; |
Г0 |
= |
^ |
|
, |
|
(14.51) |
||
|
|
|
|
|
|
|
П |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т=-0 |
|
|
|
|
где коэффициенты |
[С]™ определяются |
из модифицированного |
тре |
||||||||
угольника |
Паскаля: |
биномиальные коэффициенты [С]™ |
|
||||||||
Модифицированные |
|
||||||||||
0 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
1 |
2<7i |
1 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
1 |
3<7i |
3qx |
1 |
|
|
|
||
4 |
|
1 |
4gi |
6o2 |
4oi |
1 |
|
|
|
||
5 |
1 |
5fli |
10</2 |
10^2 |
5<7i |
1 |
|
|
|||
Коэффициенты qm зависят от относительной полосы частот и определяются соотношениями
ir\ |
и ml (п — 1 — k)\ (п — m)\у2п |
/ |
я |
\ |
||
</« = 1 + У . ( - 1 ) \ и |
* |
" ... |
\ |
2 |
(14.52) |
|
^ |
k\ (in — k)\ (п — 1)! (п — m — k)\ |
/ |
||||
ft=i |
|
|
|
|
|
|
Характеристические сопротивления секций перехода определя ются соотношением (14.37). Все qm уменьшаются с увеличением рабочей полосы частот, причем \>q\>qi>... Поэтому распределе ние Гт по длине перехода более равномерно, чем в предыдущем случае; следовательно, более эффективно используются крайние ступеньки. Сопоставим полосы пропускания переходов с чебышевской и максимально плоской характеристиками при десятикратном улучшении согласования (табл. 14.1).
Особенно резко полоса пропускания увеличивается в том слу
чае, если четвертьволновый трансформатор (п=1) |
заменяется |
|
двухсекционным переходом. При гс = 2-М0 и данном |
\Гпоп/М\ |
ра |
бочая полоса чебышевского перехода примерно в 1,4ч-1,5 раза ши
ре, чем |
биномиального. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Наилучшим |
ступенчатым |
переходом |
является |
|
чебышевский, |
|||||||||||
который |
обеспечивает заданный коэффициент |
|
отражения |
при |
|
ми |
||||||||||
нимальном |
числе |
секций. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
|
14.1 |
||
Относительная полоса |
пропускания |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
•Ш-100% = ( Я / / 0 ) |
100% при |ЛД оп=0,1 \М\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Число секций |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
5 |
|
б |
10 |
СО |
||||
Относитель |
с максимально- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ная полоса |
плоской |
харак |
12,7 |
40,8 |
61,3 |
76,0 |
87,0 |
|
95,4 |
117 |
|
200 |
||||
пропускания |
теристикой |
|
|
|||||||||||||
перехода |
|
с чебышевской |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
характеристикой |
12,7 |
56,1 |
90,0 |
112,6 |
128,0 |
|
139 |
162 |
|
200 |
||||
|
14.6. |
Плавные переходы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
П о л у б е с к о н е ч н а я |
п о л о с а |
с о г л а с о в а н и я . |
Ступенча |
|||||||||||||
тый переход рассчитывается на полосу частот |
от / н до |
fB |
со |
сред |
||||||||||||
ней частотой fo. На частотах |
«2fa, 4/о, 6/0 , |
когда |
длина |
каждой |
||||||||||||
секции |
кратна |
полуволне, переход не улучшает согласование. В то |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
же |
время |
при |
/ « З / о , |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
5 f0,..., |
|
когда длина секции |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
равна |
(3/4)Л; |
(6/4)Л до |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
стигается |
такое же согла |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
сование, |
как на |
основной |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
частоте |
(/о. Частотная |
ха |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
рактеристика |
|
перехода |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
представляет собой перио |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
дическую |
функцию |
с |
че |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
редующимися |
|
полосами |
||||||
Рис. 14.15 |
|
|
|
|
|
|
согласования и отражения |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
(рис. |
14.15). |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Преобразование ступенчатого перехода в. плавный можно пред ставить как увеличение числа секций при укорочении длины каж дой из них. В пределе 1->0; Л0 -»-0; р 0 и fo-^-oo. Поэтому полоса согласования плавного перехода не имеет верхней границы. В диа пазоне частот от / н и до / - > о о его коэффициент отражения не пре-
вышает определенной величины. Это не является преимуществом плавного перехода, так как любое 'техническое устройство исполь зуется в ограниченной полосе частот. Полубесконечная полоса со гласования плавного перехода требует его удлинения по сравне нию со ступенчатым. Однако разница в длине плавного и ступен чатого переходов при FIJIо>1 не очень велика, а изготовление плавного перехода во многих случаях проще, чем ступенчатого. Поэтому на практике используются те и другие переходы.
Ф у н к ц и я м е с т н ы х о т р а ж е н и й Г(г). Характеристи ческое сопротивление меняется в каждом сечении плавного пере хода, поэтому отраженная волна создается непрерывно по длине
перехода. Вместо |
|
коэффициента отражения |
от |
|
ступеньки |
[ф-ла |
||||||||||||
(14.37)] вводится непрерывная функция Г(г), |
|
как |
предел |
отно |
||||||||||||||
шения rml'Az |
при длине секции Az-+Q: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
г і \ |
|
і • |
Гт |
|
,. |
1 |
1 |
, |
ZC (z + Д г) |
|
|
|
|||||
|
Г (г) = |
lim |
|
|
- hm |
|
In ———• |
- |
= |
|
|
|||||||
|
|
|
|
дг-»о |
А г |
|
д2-*о 2 |
Д г |
|
|
ZC |
|
(г) |
|
|
|
||
= - i - |
l i m |
Т - |
1 1 п |
2С (г + |
Д г) - |
In Zc |
(г)] = ±-L]nZc |
|
|
(г). |
|
(14.53) |
||||||
2 |
Дг-»о |
Д г |
|
|
|
|
|
|
|
Г(г) |
2 |
dz |
|
|
|
|
|
|
Отсюда по известному |
значению |
легко |
найти закон |
изме |
||||||||||||||
нения характеристического |
сопротивления |
линии |
|
по длине |
z: |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
In Zc |
(z) — In Zc |
(0) = |
2 JT |
(z) dz. |
|
|
|
|
(14.54) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
К о э ф ф и ц и е н т |
о т р а ж е н и я |
о т |
п е р е х о д а |
длиной |
||||||||||||||
L ( — L / 2 ^ z ^ . L / 2 ) |
|
определим, |
заменив |
сумму |
в |
|
ф-ле |
(14.39) |
инте |
|||||||||
гралам, a (п—2m)ip = |
2pz: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
L/2 |
|
|
|
|
L/2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Г ф ) |
= |
| |
r (z)e~ i 2 f 5 2 <fe = |
2 j |
r(z)cos2$zdz, |
|
|
(14.55) |
|||||||||
|
|
|
—L/2 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где р = 2я//у = 2яЛ |
— коэффициент ф а з ы 1 ) . |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Коэффициент |
|
отражения |
от перехода |
Г($) |
является |
преобра |
||||||||||||
зованием |
Фурье |
от функции |
местных |
отражений |
|
Г(г). |
|
|
||||||||||
Анализ показывает, что плавный переход конечной длины не может иметь функцию Г(р), монотонно уменьшающуюся с часто той. Поэтому среди плавных переходов не существует аналога ступенчатому переходу с максимально плоской частотной харак
теристикой коэффициента |
отражения. |
|
|
При р->-0 (т. е. /->-0), |
согласно ф-лам (14.54) и |
(14.55), коэф |
|
фициент отражения от перехода |
|
|
|
L/2 |
|
|
|
Г (р)| р = 0 = j Г (z) dz = ±- |
[In Zc (L/2) - In Zc (- |
L/2)) = |
|
- L / 2 |
±]ПЖ=М, |
(14.56) |
|
= |
|||
|
2 |
Rn |
|
') Второе интегральное выражение в ((14.S5) "справедливо лишь при сим
метричной кривой Г(г)<=Г.(—г).
