Измерение входного сопротивления на измерительной линии.

Для определения входного сопротивления нагрузки необходимо измерить модуль и фазу коэффициента отражения от нее.

, (23)

где z_в – волновое сопротивление двухпроводной линии, см выражение 22.

Значения коэффициента отражения могут быть выражены через коэффициент стоячей волны , величину смещения минимума распределения напряжения в линии относительно положения минимума стоячей волны при коротком замыкании линии в точке подключения нагрузки . Соответственно, величина входного сопротивления также может быть выражена по этим измеренным величинам , , из следующих отношений:

,

(24)

(25)

(26)

Здесь расстояние берется со знаком «+» при смещении минимума при подключении нагрузки в сторону генератора и со знаком «-» - в сторону нагрузки. - постоянная распространения в линии передачи , длина волны в линии передачи.

Измерение необходимых параметров для определения входного сопротивления нагрузки на измерительной линии производится в следующем порядке:

1. Фиксируют положение разъемной плоскости подключения нагрузки . Для этого линию передачи в точке подключения нагрузки нужно закоротить металлической перемычкой и при этом в ней установится режим стоячей волны. Положение точки любого минимума распределения поля этой волны в линии может быть принята положению плоскости подключения нагрузки. Для расчета и реализации согласующего устройства можно выбрать любую из этих точек. Для обеспечения большей полосы согласования размещение согласующих элементов в линии нужно выбирать ближе к нагрузке, но в лабораторном эксперименте, чтобы оставалась возможность контролировать смещение минимума и в сторону генератора и в сторону нагрузки лучше, когда выбранная точка находится ближе к центру линии.

2. Подключить к линии исследуемую нагрузку (снять перемычку в нагрузке).

3. Измерить в линии для исследуемой нагрузки. Для чего перемещая зонд вдоль линии определить величину максимального и минимального показания прибора. При этом .

4. Определить величину смещения минимума напряжения в линии ближайшего к выбранной точке отсчета .

Длина волны в линии может быть измерена зондом как удвоенное расстояние между двумя ближайшими минимумами и , либо определена через известную частоту сигнала . Для определения входного сопротивления по измеренным параметрам , , можно также воспользоваться круговой диаграммой полных сопротивлений либо формулами (23) –(26).

Согласование линии передачи с нагрузкой.

Задача согласования нагрузки с линией передачи заключается в компенсации отраженной от нагрузки (антенны) волны путем включения в определенном сечении линии дополнительной неоднородности, компенсирующей эти отражения. Если вещественная часть согласуемого сопротивления нагрузки равна нулю R_H = 0, т.е. нагрузка реактивная, то процедура согласования невозможна.

Согласованный режим линии характеризуется значением K_CT = 1 и является оптимальным для передачи сигнала. В этом режиме работы КПД линии максимален, нагрузка на генератор чисто активная и слабо зависит от частоты. На расчетной частоте f₀ согласованному режиму линии с волновым сопротивлением Z_в соответствует . Значение сопротивления соответствует входному сопротивлению в точке подключения согласующего устройства. Поэтому режим бегущей волны обеспечивается вдоль линии до согласующего устройства (рис.32).

Рис. 32

При отстройке от частоты f_0, К_CT возрастает и на границе рабочей полосы его величина должна удовлетворять условию . Значение максимального допустимого значения оговаривается для каждого класса устройства

в зависимости от предъявляемых требований. Так, для линий передач передающих трактов (например, тракт от генератора до излучателя) мощных ЛБВ, магнетронов, особенно полупроводниковых генераторов, обычно имеют . В то же время для приемных трактов это требование значительно ниже .

Для целей согласования используются различные типы согласующих устройств, которые по соображениям обеспечения максимального КПД тракта выполняются чаще всего из реактивных элементов. На практике используют методы узкополосного и широкополосного согласования.

В случае узкополосного согласования режим бегущей волны обеспечивается только на одной фиксированной частоте, а величина полосы частот, где К_CT остается достаточно малым зависит от частотных свойств нагрузки и согласующих элементов. В качестве согласующих элементов при узкополосном согласовании чаще всего используют трансформаторы сопротивлений в виде отрезков линий передач и параллельные реактивные шлейфы, а также на достаточно низких частотах могут использоваться сосредоточенные реактивные элементы.

Для обеспечения максимальной полосы согласования необходимо иметь минимальную длину согласующего устройства и располагать его на минимальном расстоянии от нагрузки. В этом случае обеспечивается минимальная частотная зависимость сопротивлений в точке подключения согласующего элемента, и, рассогласование, вызванное изменением сопротивления, будет нарастать медленно. В экспериментальной установке реализуется метод узкополосного согласования с помощью короткозамкнутого параллельного реактивного шлейфа на двухпроводной линии.