Таким образом, для рассмотренного случая λ = c / f = 3 см. Окончательно Λ со-

ставляет 3,957 см.

11. Длина отрезка базового волновода, включенного между нагрузкой и трансформатором, равняется l = 0,223 3,957 = 0,882 см. Такое значение доста-

точно мало, для обеспечения технологичности может быть добавлен отрезок длиной Λ , то есть длина соответствующего отрезка будет составлять 4,839 см.

12. Длина трансформатора – Λ/ 4, то есть 0,989 см. Строго говоря, длина трансформирующей секции должна отличаться от Λ/ 4 и требует незначительной корректировки (уменьшения на несколько процентов) с учетом эквивалентной емкости каждого из скачков размеров сечения. Для обеспечения технологичности к рассчитанной длине трансформатора может быть добавлен отрезок длиной Λ .

Аналогично можно достигнуть согласования четвертьволновым трансформатором, если его включить в точке E , которой соответствует нормированное активное сопротивление, равное 5. Таким образом, волновое сопротивление трансформатора может быть больше или меньше чем сопротивление основной линии в зависимости от удобства практической реализации.

3.3. Согласование с помощью сосредоточенной реактивности

Принцип узкополосного согласования с помощью сосредоточенной реак-

64

создает собственную отраженную волну, можно подобрать величину сопротивления (проводимости) реактивной неоднородности и местоположение этого элемента так, чтобы обе отраженные волны имели одинаковые амплитуды и противоположные фазы. Таким образом, отраженные волны погасят друг друга, и в линии от генератора до точки подключения согласующего элемента будет распространяться только бегущая волна, то есть установится режим бегущей волны. Понятно, что на участке между местами подключения нагрузки и неоднородности существуют обе волны, которые формируют стоячую волну: в таком случае имеет место диссипация энергии.

Из приведенного графика (рис.3.3) можно увидеть, что на расстоянии длиной полволны есть две точки, в которых действительная составляющая

нормированной проводимости равна единице, а реактивная составляющая bˆ имеет некоторое не равное нулю значение. В одной точке (1) эквивалентное сопротивление имеет емкостный характер, а в другой (2) – индуктивный.

Если подключить в точке 1 параллельную индуктивную проводимость, величина которой равна значению нормированной емкостной проводимости линии в этой точке, то суммарная проводимость в ней будет чисто активной и равняться проводимости 1/W . Таким образом линия будет согласована на участке от точки подключения реактивной проводимости до генератора. Аналогично можно согласовать линию и в точке 2 , если согласующим элементом будет емкостная проводимость.

Координату точки, где необходимо подключать согласующую нагрузку, можно определить следующим образом. Известно, что в узле стоячей волны нормированное сопротивление равно значению коэффициента бегущей волны, то есть проводимость в этой точке равна 1/ Kбв . Полная нормированная прово-

димость линии в точке, которая находится от узла на расстоянии l в сторону генератора, равняется

длина волны в линии; l – расстояние от узла напряжения до точки, в которой определяют эквивалентную проводимость.

Реактивная проводимость может изменять только мнимую часть проводимости. Нормированная проводимость в точке согласования должна быть равной:

Приравнивая выражения (3.3) и (3.4) и разделив действительную и мнимую части, получим два уравнения:

65

Из уравнения (3.5) вычисляют расстояние от узла напряжения до точки подключения, из уравнения (3.6) – значения проводимости реактивного согласующего элемента. Если известно расстояние от нагрузки до первого узла напряжения, то можно определить ближайшую до нагрузки точку согласования.

Необходимое реактивное сопротивление, включенное параллельно в волновод, может быть обеспечено с помощью металлического штыря. Если в прямоугольном волноводе распространяется основная волна H10 , то короткий ме-

таллический штырь, введенный в широкую стенку волновода параллельно вектору напряженности электрического поля E (рис.3.4), увеличивает электрическое поле в точке входа и таким образом вносит преимущественно емкостное сопротивление, если его длина не превышает λ / 4. Нормированное значение

ствует рабочей частоте. Величина b − h (b – размер узкой стенки волновода) должна быть значительно больше диаметра штыря D = 2r .

длины штыря h > hр преобладает индуктивная проводимость.

Если штырь полностью перемыкает волновод и соединяет его противоположные стенки, то распределение тока в штыре можно считать равномерным. Ток возбуждает магнитное поле, в котором накапливается энергия. В этом случае эквивалентная проводимость штыря имеет индуктивный характер.

1.Расстояние между пластинами равно нулю. В этом случае структуру можно рассматривать как полуволновый трансформатор, что, как известно, имеет единичный коэффициент трансформации, то есть не изменяет значения сопротивления.

2.Расстояние между пластинами равно Λ / 4. Тогда эту структуру можно рассматривать как три четвертьволновых трансформатора, включенных последовательно, два из них заполнены диэлектриком с относительной диэлектрической проницаемостью εr , а средний – воздухом. Если волновые сопротивления

для всех трансформаторов Wm (m = 1, 2, 3) отнормировать относительно волнового сопротивления W линии с воздушным заполнением, то для коаксиальной

линии передачи будем иметь соответствующие значения w1 =W1W =1εr ,

w2 =WW =1, w3 =W1W0 =1εr . При условии согласования нагрузки с уче-

том свойств четвертьволновых трансформаторов на выходе первого трансформатора будем иметь нормированное сопротивление z1 =1εr . Это сопротивле-

ние является нагрузкой второго трансформатора, тогда на его выходе сопротивление будет составлять z2 = εr , которое, в свою очередь, является сопротив-

лением нагрузки для третьего трансформатора. Входное сопротивление последнего трансформатора – z3 =1ε2r . Известно, что КБВ равняется нормированному значению сопротивлению в минимуме стоячей волны. Таким образом, максимальный КСВ в линии будет равняться ε2r . Путем изменения расстояния между пластинами сопротивление трансформатора плавно изменяется в преде-