методички / Работа 12

и представляет собой периодическую функцию с периодом / 2. Как видно из рис. 3, на протяжении половины длины волны существуют два сечения в линии, где активная составляющая проводимости равнаGo=1/Zв . В сечении

«1» эквивалентное сопротивление линии имеет емкостной характер, а в сечении «2» - индуктивный. Если в сечении «1» включить параллельно чисто индуктивное сопротивление, равное по величине реактивному сопротивлению линии (X х Zв ) в том же сечении, то суммарная проводимость будет чисто

активной Y G0 1/ Zв . При этом на участке от генератора до места

включения реактивности будет только бегущая волна. Аналогично можно добиться настройки и в сечении «2», где согласующий элемент должен иметь емкостное сопротивление.

Положение сечений «I» и «2» и проводимости согласующих элементов легко определяется по круговой диаграмме полных сопротивлений.

П.З. Круговая диаграмма полных сопротивлений

На круговых диаграммах полных сопротивлений нанесены три семейства кривых (см. вклейку, а также [1,2,4]):

а) семейство окружностей r = const с центрами на вертикальной оси;

б) семейство дуг окружностей х = cons с центрами на горизонтальной оси (дуги, соответствующие положительным значениям х , находятся справа от вертикальной оси, а дуги, соответствующие отрицательным значениям х , - слева);

в) семейство концентрических окружностей Kбв - cons с центром в середине диаграммы; для удобства работы с диаграммой масштаб Кбв = соns обычно наносят на прозрачную пластмассовую планку, вращающуюся вокруг центра диаграммы (вращающийся указатель).

Таким образом, каждой точке плоскости диаграммы соответствует единственное, вполне определенное значение комплексного сопротивления, определяемое точкой пересечения линий а) и б).

Чтобы диаграмма была верна для линий передачи любых типов, в частности, для волноводов, на ней отложены не абсолютные, а нормированные

значения сопротивлений Z' r ix . Так как абсолютные значения Z' и

нормированной проводимостиY' совпадают и равны единице, то круговую диаграмму полных сопротивлений можно использовать и для определения

нормированных проводимостейY'=1/Z' . Для перехода от Z' к Y' достаточно повернуть вращающийся указатель (ВУ) на 180° и найти на нем точку, соответствующую тому же значению Кбв.

Поворот ВУ на уголα=4πd / эквивалентен перемещению по линии на расстояние d в направлении, указанном на диаграмме.

Для определения места включения согласующего реактивного элемента достаточно знать Кбв и смещение узла напряжения (напряженности электрического поля) относительно узла при КЗ, выраженное в долях длины волны, распространяющейся в линии.

Поворачиваем ВУ так, чтобы его положение соответствовало сечению линии, в котором при КЗ расположен узел напряженности электрического поля. Как видно из рис. 2, если при замене КЗ нагрузкой узел сдвинулся к генератору, ВУ нужно поворачивать в сторону нагрузки и наоборот. При найденном положении ВУ точка, соответствующая заданному значению Кбв, определяет Zн .

Так как эквивалентная схема включения согласующего элемента - параллельное соединение, следует перейти к проводимостям, т.е. повернуть ВУ на 180°. Отмечаем на внешней окружности диаграммы положение ВУ. Это положение (точка «D») соответствует сечению линии, в котором расположен

узел при КЗ. Затем находим точку, определяющую Y' (z) в сечении, где

следует вводить согласующий элемент. Эта точка лежит на пересечении окружностей, соответствующих заданному значению Кбв и r=1. Если в качестве согласующего элемента используется емкостной штырь (его проводимость имеет положительную мнимую часть), указанная точка лежит на левой половине окружности r=1, так как эквивалентная проводимость линии в этом случае должна иметь отрицательную мнимую часть. Если согласующий элемент - индуктивная диафрагма, указанная точка лежит на правой половине окружности r=1. Проводим ВУ через найденную точку и на внешней окружности диаграммы отмечаем положение ВУ (точка «N»). Расстояние между точками «D» и «N» по внешней окружности диаграммы равно расстоянию от узла при КЗ до сечения, в котором следует вводить согласующий элемент. Направление вращения ВУ от точки «D» к точке «N» определяет, с какой стороны от узла при КЗ находится искомое сечение линии.

П.4. Задачи для самопроверки

Задача 1. При включении нагрузки узел напряженности электрического поля в волноводе сдвинулся относительно узла при КЗ на0,14 в сторону

нагрузки; Кбв = 0,25; Zв = 100 Ом. Линия была настроена в режим бегущей волны путем включения емкостного штыря.

Определить место включения (сечение l1) относительно узла при КЗ,

проводимость линии Y(l1) в этом сечении и сопротивление (Zнастр) согласующего элемента.

ОТВЕТ: Сечение l1 расположено на расстоянии0,064 от узла при КЗ в

сторону нагрузки; Y(l1) = (0,01 - i0,016) См; Zнастр = - i62,5 Ом.

Задача 2. То же, что в задаче 1, но при сдвиге узла в сторону генератора. ОТВЕТ: Сечение l1 расположено на расстоянии0,21 от узла при КЗ в

сторону генератора; Y(l1) = (0,01 – i0,016) См; Zнастр = - i62,5 Ом.

Задача 3. При включении нагрузки узел напряженности электрического поля в волноводе сдвинулся относительно узла при КЗ на Лс= 0,19 А в сторону генератора; Кбв = 0,15; Zв = 20 Ом. Линия была настроена в режим бегущей волны путем включения индуктивной диафрагмы .

Определить место включения (сечение l1) относительно узла при КЗ, проводимость индуктивной диафрагмы (Yнастр) и сопротивление линии в сечении l1.

ОТВЕТ: Сечение расположено на расстоянии 0,118 от узла при КЗ в сторону генератора; Yнастр = -i0.105 См; Z(l1) = (8,599 - i18,057) Ом.