Задание
Необходимо обеспечить подключение линии передачи к нагрузке сопротивлением так, чтобы на частоте f0 линия передачи была согласована с нагрузкой. Выбрать метод согласования, рассчитать согласующее устройство и место его включения в ЛП. Определить частотный диапазон согласованного режима работы, в котором коэффициент бегущей волны не менее 0,8 (КБВ>0,8). Определить максимальную допустимую мощность, передаваемую в нагрузку и КПД линии на частоте f0 и границах диапазона.
Построить:
1) Графики зависимостей амплитуды напряжения (напряженности эл. поля) от координаты (в ЛП и согласующем устройстве) для частоты f0 и частот границ диапазона.
2) Частотные зависимости коэффициентов бегущей и стоячей волн: KБВ(f), KСВ(f).
Таблица 1
№ варианта 1–15 16–30 Тип линии передачи
Коаксиальная
РК 75–2.5–31
Двухпроводная
РД 50–0.87–21
Длина, м 10 25
Таблица 2
№ варианта 1–3 4–6 7–9 10–12 13–15 16–18 19–21 22–24 25–27 28–30
Сопротивление нагрузки , Ом
40+4i 42–10i 60+30i 75+50i 50+20i 10 40 10+5i 75–50i 40–4i
Таблица 3
№ варианта 1,4,7,10,13,16,19,22,25,28
2,5,8,11,14,17,20,23,
26,29
3,6,9,12,15,18,21,24,
27,30
Рабочая частота f0, МГц
200 400 800
Введение
Линией передачи (ЛП) называют устройство, ограничивающее область распространения электромагнитных колебаний и направляющее поток электромагнитной энергии к нагрузке. ЛП используют для передачи мощности от генераторов к потребителям, для образования резонансных систем – объемных резонаторов и колебательных контуров с распределенными параметрами, для трансформации полных сопротивлений нагрузок.
В радиосистемах используются различные линии передачи. Выбор конкретного типа ЛП определяется назначением и параметрами радиосистемы, условиями ее работы и решающим образом зависит от используемого диапазона длин волн и передаваемой мощности. Наиболее распространенные типы линий передачи для различных диапазонов волн представлены в таблице 1.
Таблица 1
Линии передачи СВЧ Проволочные Радиочастотные Волноводы Открытого типа Двухпроводные многопроводные коаксиальные симметричные коаксиальные прямоугольные круглые со спец. сечением полосковые и микрополосковые поверхностных волн диэлектрические лучевые волноводы волоконно-оптические Гектометровые, метровые и дециметровые волны Дециметровые, сантиметровые и миллиметровые волны Метровые, дециметровые и сантиметровые волны Миллиметровые волны и волны оптического диапазона
Расчет
Вначале вычислим коэффициент отражения от нагрузки
Далее вычислим коэффициент стоячей волны в ЛП между нагрузкой и трансформатором
Максимальная мощность в двухпроводной ЛП
Максимальная мощность в нагрузке
Максимально действующее напряжение стоячей или бегущей волны
Зависимость коэффициента отражения от расстояния l до нагрузки имеет вид
где – коэффициент отражения нагрузки в сечении
Требуется определить такое значение электрической длины линии , при которой сопротивление будет действовать, в этом случае возможно согласование при помощи – трансформатора.
Из последнего выражения получим
только в этом случае сопротивление будет действительным
Решением уравнения является корень
Тогда
Выбираем наименьшее значение и вычисляем расстояние, на котором должен быть включен трансформатор
Определим сопротивление нагрузки четвертьволнового трансформатора и проверим, действительно ли оно. ............
