53

Наоборот, точка с координатами u = 0, v = −1 соответствует чисто индуктивной проводимости. Режиму холостого хода соответствует точка с координатами u = −1, v = 0, через которую проходит окружность с r = 0. Точка в центре диаграммы соответствует режиму согласованной линии.

В зависимости от ситуации предпочтение отдается одной из двух приведенных диаграмм. Так, при расчетах последовательно соединенных сопротивлений удобнее применять диаграмму сопротивлений, а параллельно соединенных – диаграмму проводимостей.

2.9. Полуволновые и четвертьволновые трансформаторы

Как показано в разд.2.6, входное сопротивление линии передачи не совпадает с сопротивлением нагрузки. Поэтому конечный отрезок линии передачи длиной L выполняет функцию трансформатора сопротивления.

Полуволновый трансформатор (англ. – half-wave transformer). Рассмот-

рим отрезки регулярной линии, длина которых равна целому числу полуволн на определенной рабочей частоте.

То есть полуволновый отрезок линии передачи не трансформирует сопротивление нагрузки. Рассмотрим напряжение на входе полуволнового отрезка линии, на основании формулы (2.64) запишем

таким образом, фазовый сдвиг между колебаниями на нагрузке и входе полуволнового отрезка линии равняется π. Это свойство полуволнового отрезка линии называют „переворачиванием фазы”, его часто используют в технике СВЧ, в частности в широко распространённом симметрирующем устройстве типа U - колена для строгого противофазного возбуждения, симметричной относительно экрана нагрузки (вибраторной антенны).

Четвертьволновый трансформатор (англ. – quarter-wave transformer).

Рассмотрим отрезки регулярной линии, длина которых составляет нечетное число четвертей волны на определенной рабочей частоте

то есть четвертьволновый отрезок линии трансформирует нормированное сопротивление нагрузки в нормированную проводимость. В случае короткозамкнутого четвертьволнового отрезка линии передачи его входное сопротивление стремится к бесконечности zвх (L) → ∞.

Четвертьволновый трансформатор широко используют в технике СВЧ для построения устройств согласования и дросселей.

Если выражение (1.85) записать не в нормированных величинах, то получим соотношение, важное для практики:

где Wтр – волновое сопротивление трансформатора.

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой класс квазистационарных электрических це-

пей?

2.Что представляют собой цепи с распределенными параметрами?

3.Каким образом вводятся погонные параметры длинной линии?

4.Каковы допущения принимаются в теории длинных линий?

5.Что представляет собой система телеграфных уравнений?

6.Каким образом выражается постоянная распространения через погонные параметры в теории длинных линий?

7.Каким образом выражается волновое сопротивление через погонные параметры в теории длинных линий?

8.Каким образом выражается фазовая скорость через погонные параметры в теории длинных линий?

9.Что понимается под комплексной амплитудой? Какова ее связь с действительной амплитудой?

10.Каков формализм комплексных амплитуд для прямых и обратных

волн?

11.На основе каких физических принципов в теории длинных линий вводится понятие нормированных напряжений и токов, в каких единицах они измеряются?

12.Какова связь нормированных напряжений и токов для прямой и обратной волн в определенном сечении длинной линии?

13.Каково определение комплексного коэффициента отражения?

14.В чем физический смысл модуля и фазы коэффициента отражения?

55

15.Чем отличаются определения коэффициента отражения по напряжению

ипо току, как они соотносятся друг с другом?

16.Как соотносятся волновые сопротивления для прямой и обратной волн?

17.Что такое коэффициент отражения по мощности, как он связан с коэффициентами отражения по току, по напряжению?

18.Каков закон изменения значения коэффициента отражения при удалении от нагрузки?

19.Какова связь коэффициента отражения нагрузки со значением сопротивления нагрузки?

20.Как связаны мощность, поглощаемая нагрузкой, и коэффициент отра-

жения?

21.Как связаны нормированные полный ток и полное напряжение в сечении с коэффициентом отражения в этом сечении?

22.Что такое нормированные сопротивление и проводимость, как они связаны со значением коэффициента отражения?

23.При каком значении коэффициента отражения в линии наблюдается чисто бегущая волна?

24.Какова связь нормированных напряжения и тока с реальными напряжением и током в линиях передачи с ТЕМ-волной?

25.Какова связь сопротивления с коэффициентом отражения в данном се-

чении?

26.Каковы сопротивления нагрузки в режимах холостого хода и короткого замыкания?

27.Что представляет собой стоячая волна? Какие разновидности стоячей волны могут быть выделены?

28.Чему равняется пространственный период чистой стоячей волны?

29.Каковы особенности чисто стоячей волны?

30.Что понимается под узлом и пучностью стоячей волны?

31.Как определяются значения нормированного напряжения в узлах и пучностях через напряжения падающей и отраженной волн?

32.Что понимают под коэффициентом стоячей волны?

33.Что понимают под коэффициентом бегущей волны?

34.Чему равняется сопротивление в узле и пучности стоячей волны?

35.Как рассчитать коэффициент отражения по значениям коэффициента стоячей волны, коэффициента бегущей волны?

36.Какова связь КПД отрезка линии передачи с КСВН?

37.Какими физическими процессами определяется полное значение КПД?

38.Во сколько раз отличается максимальная передаваемая в нагрузку мощность от значения мощности, при которой наблюдается пробой в линии передачи?

39.По какому закону изменяется входное сопротивление отрезка линии передачи в режиме короткого замыкания в зависимости от его длины?

40.По какому закону изменяется входное сопротивление отрезка линии передачи в режиме холостого хода в зависимости от его длины?

56

41.Как трансформирует сопротивление нагрузки отрезок линии передачи четвертьволновой длины?

42.Как трансформирует сопротивление нагрузки отрезок линии передачи полуволновой длины? Что при этом происходит с нормированными напряжением и током?

43.Что наблюдается в режиме короткого замыкания для нормированного напряжения в плоскости подключения нагрузки пучность или узел?

44.Что наблюдается в режиме короткого замыкания для нормированного тока в плоскости подключения нагрузки пучность или узел?

45.Что наблюдается в режиме холостого хода для нормированного напряжения в плоскости подключения нагрузки пучность или узел?

46.Что наблюдается в режиме холостого хода для нормированного тока в плоскости подключения нагрузки пучность или узел?

47.Что наблюдается в режиме подключения активного сопротивления, которое больше волнового, для нормированного тока в плоскости подключения нагрузки пучность или узел?

48.Что наблюдается в режиме подключения активного сопротивления, которое больше волнового, для нормированного напряжения в плоскости подключения нагрузки пучность или узел?

49.Что наблюдается в режиме подключения активного сопротивления, которое меньше волнового, для нормированного напряжения в плоскости подключения нагрузки пучность или узел?

50.Что наблюдается в режиме подключения активного сопротивления, которое меньше волнового, для нормированного тока в плоскости подключения нагрузки пучность или узел?

51.Какой отрезок линии передачи называют реактивным шлейфом?

52.В каких координатах наносится диаграмма полных сопротивлений?

53.Каково расположение на круговой диаграмме полных сопротивлений линий, соответствующих постоянному значению активного сопротивления?

54.Каково расположение на круговой диаграмме полных сопротивлений линий, соответствующих постоянному значению реактивного сопротивления?

55.Каково расположение на круговой диаграмме полных сопротивлений линий, соответствующих перемещению вдоль линии передачи?

56.Какой длине отрезка линии передачи соответствует полный оборот на круговой диаграмме полных сопротивлений?