2.1.1. Призначення і склад типового хвилевідного тракту ткс (телекомунікаційних систем).

Телекомунікаційні системи, що працюють у діапазоні 300 МГц<f<30 ГГц можна представити у виді деяких пристроїв, з'єднаних відрізками ліній передачі (наприклад, на рис. 2.1).

Частина такої системи, розташовану між початковим і оконечним пристроєм (наприклад, між антеною і радіопередаваль-ним чи радіоприймальним пристроєм) називають трактом НВЧ чи ланцюгом НВЧ. Тому трактом НВЧ називають сукупність елементів і функціональних пристроїв НВЧ, зчленованих між собою таким чином, щоб забезпечити передачу й обробку радіосигнал-лів. Найбільш розповсюдженими елементами

Рис.2.1 НВЧ ланцюгів є (рис. 2.1) відрізки ліній передачі 1, перехідні 2 і стикувальні 3 вузли між лініями різних типів, що погодять і настраювальні елементи, суматори, дільники й відгалужувачі 4 потужності, поляризаційні пристрої, фільтри, фазообертачі, комутатори 5 і перемикачі 6, гнучкі зчленування 7 і обертові 8, вигини 9 і скрутки 10, пристрою контролю 11, баластові поглинаючі навантаження 12, невзаємні пристрої з намагніченими феритами, наприклад, вентилі 13 і циркулятори 14 та ін..

Частина перерахованих елементів НВЧ тракту є у свою чергу, складними пристроями і їхній звичайно називають, оскільки вони виконують ті чи інші функції по обробці сигналів. Частини вузлів є також перераховані вище НВЧ елементи. Інтегральною характеристикою роботи того чи іншого вузла є коефіцієнти відбиття і передачі, поєднувані звичайно в матриці.

2.1.2. Багатополюсники нвч і методи їхнього опису

Будь-якому хвилевідному вузлу (рис. 2.2) можна поставити у відповідність багатополюсник НВЧ. Він являє собою зчленування декількох взаємозалежних хвилеводів. Хвилеводи каналів (пліч) можуть бути різного типу: прямокутного, круглого, смужкового та ін. (див. рис. 2.2).

Я кщо в кожнім хвилеводі поширюється (точніше, є робочим один тип хвиль), то через цей хвилевідний канал багатополюсник зв'язаний з іншими пристроями двома фізичними величинами: хвилею, що поширюється до багатополюснику (падаюча хвиля) і хвилею, що поширюється від багатополюсника (відбита чи розсіяна хвиля). Число полюсів у два рази перевищує кількість каналів (пліч) багатополюсника. Комплексну амплітуду хвилі, що поширюється в плечі з номером і

Рис. 2.2 до багатополюснику (падаюча хвиля) будемо позначати через Eіпад, а комплексну амплітуду хвилі поширюється від багатополюсника (відбита хвиля), - через Eіотр.

У дійсні час широке поширення одержали матричні способи опису багатополюсников НВЧ за допомогою матричних опорів [Z], провідностей [Y], матриць передачі [T] і розсіяння [S].

Розгляд почнемо з матриць чотириполюсників (рис.2.3). У діапазоні НВЧ доцільно використовувати матриці передачі і розсіювання, тому що вони дозволяють досить легко розраховувати такі параметри ланцюгів НВЧ як коефіцієнт передачі, коефіцієнт відбиття й ослаблення.

Хвильова матриця передачі визначає зв'язок амплітуд падаючої і відбитої хвиль на вході чотириполюсника з амплітудами відбитої і падаючої хвиль на його виході:

Якщо чотириполюсник навантажений на погоджене Рис. 2.3 навантаження ( Е_2ПАД =0), то коефіцієнт матриці дорівнює

Отже, - є величина зворотна коефіцієнту передачі. Тому загасання, внесене чотириполюс-ником, дорівнює .

Хвильовою матрицею передачі зручно користатися при аналізі каскадного з'єднання елементів НВЧ. При цьому загальна матриця визначається як добуток матриць усіх чотириполюсників.

Хвильова матриця розсіювання визначає зв'язок між амплітудами відбитих і падаючих хвиль на вході і виході чотириполюсника

(2.1).

Звідси видно, що при

;

Таким чином, є коефіцієнт відбиття від входу чотириполюсника а - коефіцієнт передачі чотириполюсника.

Оскільки в загальному випадку , ,те модуль показує відношення амплітуд відповідних напруг і минулих через чотириполюсник хвиль до амплітуди падаючої хвилі, а фази визначають на яку величину змінюється фаза надходячої до його 1-1 хвилі (рис 2.3), при відбитті і проходженні.

Вираження (2.1), справедливо для чотириполюсника, легко узагальнюється для 2n-полюсника де (2.1.а)

- матриця стовпець падаючих хвиль;

- матриця стовпець відбитих хвиль;

- матриця розсіяння, порядок якої дорівнює числу полюсів багатополюсника.

Елемент S_kі матриці S є коеф. пропущення з і плеча в k-е, якщо . При і=k - це є Г.

Якщо =0, то плече і називається погодженим і при подачі сигналу в це плече відбиття (відбиття) від нього немає.

Якщо S_іk =0 і S_kі=0, то при подачі сигналу в ці плечі сигнал на виході відсутній.

Якщо S_іk =0 і то сигнал з плеча k у плече і не надходить - однобічна розв'язка.

Величини елементів матриць розсіювання [S] цілком визначаються тільки внутрішнім пристроєм хвилевідного вузла і не залежать від того які навантаження і які джерела підключені до його плечем. У цьому безсумнівну перевагу опису елементів бази НВЧ [S] - матриць у порівнянні з іншими.