Согласование с помощью реактивного шлейфа.

Этот метод пригоден для любой нагрузки - активной или комплексной. Согласно этому методу в сечение линии Z₀₁ (рис 33), где входная проводимость (ее активная часть равна ,а реактивная часть ), включается реактивная проводимость, равная по величине B(z₀₁), но противоположного знака. В результате, в этом сечении реактивная проводимость компенсируется, и входное сопротивление оказывается равным .

Рис.33

На полуволновом отрезке линии всегда будут два сечения Z₀₁ и Z₀₂, где входное сопротивление допускает согласование реактивным шлейфом. Эти сечения всегда располагаются симметрично по обе стороны максимума распределения напряжения в линии (рис.33). Активная проводимость в этих сечениях равна , а реактивные проводимости имеют разные знаки. Если отсчет расстояния Z₀₁ вести от ближайшего к нагрузке максимума напряжения до точки включения шлейфа, то его величина может быть найдена из соотношения

(27)

а реактивность шлейфа

(28)

Для случая короткозамкнутого согласующего шлейфа его длина может быть выражена из

(29)

Выражения (26) - (28) позволяют рассчитать согласующее устройство для произвольной нагрузки. Исходные данные о величине К_CT о положении максимума напряжения относительно нагрузки обычно определяются экспериментальным путем, либо это расстояние от нагрузки до ближайшего максимума напряжения может быть определено из

(30)

В волноводах реактивный шлейф может быть заменен диафрагмой или штырем, реализующим необходимое реактивное сопротивление.

Порядок выполнения работы

Содержание и объем исследований устанавливается преподавателем на занятиях

В работе предусмотрено проведение следующих исследований:

Перед началом экспериментальной части работы по указанию преподавателя выполнить моделирование на ЭВМ параметров исследуемых антенн и их согласование в двух проводной линии с помощью реактивного параллельно включенного, короткозамкнутого шлейфа (входное сопротивление – активная и реактивная части, диаграмма направленности). Для чего необходимо воспользоваться программой MMANA [3]. Исходные значения геометрии антенн необходимые для проведения расчетов следует брать из задания по кспериментальной части работы.

Варианты заданий на выполнение работы

1. Рассчитать смещение точки питания симметричного вибратора из условия его согласования с двухпроводной измерительной линией и произвести экспериментальную проверку результатов расчета. Длина вибратора 2l = 500мм, диаметр плеч вибратора а = 10мм.

2. Определить точки подключения фидера к резонансному полуволновому вибратору с шунтовым питанием, из условия его согласования на резонансной частоте с подводящей двухпроводной линией. Размеры вибратора 2l = 500мм, диаметр плеч вибратора а = 6мм. Произвести экспериментальную проверку результатов расчета.

3. Снять зависимость входного сопротивления V-образного полуволнового вибратора от угла при его вершине. Произвести замер для трех значений угла ( ). Размеры плеч вибратора даны в пункте 1.

4. Произвести измерение входного сопротивления полуволнового петлевого вибратора. Результаты измерений сравнить с ожидаемыми теоретическими значениями.

5. Произвести настройку и измерение согласования вибраторной антенны с симметрирующим шлейфом и J-образной схемой возбуждения.

6. Произвести настройку по согласованию и измерение диаграммы направленности V-образной антенны.

Практическая часть.

Моделирование эксперимента на ЭВМ

• Рассчитать диаграммы направленности антенн в вертикальной и горизонтальной плоскостях

• Просчитывать комбинированные провода, состоящие из нескольких, разных диаметров.

• Построить графики частотных зависимостей входного сопротивления Z_вх, коэффициента стоячей волны (КСВ), коэффициента усиления (Gain), отношения излучений вперёд/назад (F/B), диаграммы направленности.

• Рассчитывать и моделировать согласующее устройство на реактивном шлейфе (СУ).

На лабораторном макете выполнить измерения коэффициента стоячих волн (К_ст), постоянной распространения в линии передачи (β), волнового сопротивления (Z_в), активной составляющей входного сопротивления (R_вх), реактивной составляющей (Х_вх), полного сопротивления (Z_вх) на разных частотах, для V – образного вибратора в зависимости от угла при его вершине.

Выводы

В выводах необходимо провести сравнение полученных экспериментальных результатов на лабораторной установке и аналогичных результатов моделирования эксперимента.