Лабораторная работа №62 / 6

Цель работы – изучение принципов построения и схем согласующих цепей на сосредоточенных и распределенных элементах.

1. В соответствии с вариантом (по указанию преподавателя) из табл. 6.1, опишите комплексную нагрузку, заданную в нормированных сопротивле-ниях , в виде сосредоточенного элемента (lumped) и подключите ее параллельно к одному из внешних входов. Выполните расчет коэффициента отражения в полосе частот fd  1 ГГц. Наблюдайте частотную зависимость модуля коэффициента отражения на графике и годограф коэффициента отражения на круговой диаграмме. По круговой диаграмме определите, чему соответствует коэффициент отражения от нагрузки на центральной частоте.

fd=2ГГц

f=1,998 ГГц

S11=-2,997

2. Выполните согласование заданной нагрузки, используя две сосредоточенные реактивности, в соответствии с одной из схем(в зависимости от величины ). Для нахождения параметров элементов согласующей цепи используйте процедуру однопараметрической оптимизации.

Оптимизация производится в соответствии со схемой:

3. Выполните согласование заданной нагрузки при помощи отрезка линии передачи и шлейфа.

4. Выполните согласование заданной нагрузки при помощи отрезка линии передачи и четвертьволнового трансформатора .

Контрольные вопросы

1. Определите условия согласования комплексной нагрузки. Укажите положение согласованной нагрузки на круговой диаграмме.

Для согласования комплексной нагрузки необходимо компенсировать ее реактивную составляющую и согласовать активную. Для этого в линию необходимо добавить реактивный элемент и трансформирующее устройство.

Условия согласования:

Согласованная нагрузка находится в центре круговой диаграммы.

2. Сколько необходимо степеней свободы согласующей цепи чтобы согласовать комплексную нагрузку в одной частотной точке? Почему?

Для согласования комплексного сопротивления нагрузки на заданной частоте необходимо, чтобы СЦ состояла, по крайней мере, из 2х элементов: а) 2х сосредоточенных L-C элементов ( в любой комбинации) один из которых включается последовательно, а другой параллельно; б) отрезка линии передачи и сосредоточенного L или C элемента; в) отрезка линии передачи и параллельного шлейфа; г) отрезка линии передачи и четвертьволнового трансформатора.

Ближайший к нагрузке элемент позволяет компенсировать мнимую составляющую сопротивления нагрузки, а второй элемент обеспечивает выполнение равенства . После подключения к нагрузке первого согласующего элемента входное сопротивление входной цепи должно располагаться либо на вещественной оси круговой диаграммы, либо на окружности единичного активного сопротивления (проводимости).

3. Объясните принцип согласования комплексной нагрузки при помощи двух сосредоточенных реактивностей. Почему применяются разные схемы согласования для и ?

С помощью первого реактивного элемента преобразуется к единице активная составляющая нагрузки. Второй элемент компенсирует реактивную составляющую.

Если использовать только один метод расчета, то для согласования одного из вариантов нагрузок придется использовать большие емкости или индуктивности, что нежелательно.

4. Объясните принцип согласования комплексной нагрузки при помощи отрезка линии передачи и шлейфа. Какому условию удовлетворяет выбор длины линии ?

С помощью отрезка линии передачи мы подбираем его электрическую длину, чтобы трансформировать активную составляющую нагрузки в 1 и попасть на единичную окружность. После этого шлейфом убирается реактивная составляющая нагрузки

5. Объясните принцип согласования комплексной нагрузки при помощи отрезка линии передачи и четвертьволнового трансформатора. Какому условию удовлетворяет выбор длины линии ?

С помощью отрезка линии компенсируется реактивная составляющая нагрузки. Остается активная часть, которая <>1 . Эту активную часть четвертьволновой трансформатор преобразует в 1.

6. Чем определяется максимальная полоса частот, в которой можно согласовать произвольную нагрузку?

Максимальная полоса частот определяется соотношением вещественной и мнимой частей нагрузки. При этом полоса согласования тем ближе к максимально-возможной, чем больше элементов используется в составе СЦ.