Основные типы длинных линий. Колебательные системы с распределенными параметрами (10-11 главы учебника "Радиотехнические цепи и сигналы" под ред. К.Е.Румянцева), страница 16

Максимальное значение резонансного сопротивления Rэкв.хх.max = 10500dfненагруженной короткозамкнутой воздушной двух­проводной линии с медными проводниками получается при от­ношении D/d= 4,4l. Максимальное значение добротности Qэкв.max = 19,1df достигается при отношении D/d= 2,16. Оба параметра достигают максимума при разном отношении размеров линии. По­этому выбор оптимального отношения размеров линии D/dопре­деляется тем, какой из параметров резонансной линии Rэквили Qэкв является более важным при ее использовании.

В двухпроводных резонансных линиях существенное влияние на резонансное сопротивление и добротность оказывают потери в изоляторах элементов крепления проводников линии и потери на излучение. Для уменьшения этих потерь элементы крепления про­водников линии изготавливают из высококачественных диэлект­риков, а сами проводники помещают в экраны. На рис. 11.1 пока­заны наиболее часто встречающиеся на практике формы экранов двухпроводных резонансных линий.

          а                         б

Рис. 11.1. Формы экранов двухпроводных резонансных линий: а – линия со сплошным экраном; б – частично экранированная линия

Находят применение более простые по конструкции однопроводные короткозамкнутые резонансные линии, состоящие из од­ного проводника. Роль второго проводника в этом случае выпол­няет металлический корпус прибора.

В ряде случаев для уменьшения длины резонансных двухпро­водных и однопроводных линий их проводники выполняют в виде спирали. Погонная индуктивность в таких линиях увеличивается, а фазовая скорость бегущей волны, ее длина и длина стоячей вол­ны уменьшаются. Вследствие этого уменьшается и длина резонан­сной линии. Линии со спиральными проводниками применяют в метровом и длинноволновой части дециметрового диапазона.

Подключение резонансных двухпроводных линий к активным и пассивным элементам схем, а также к симметричным и коакси­альным (несимметричным) фидерам осуществляется с помощью индуктивной, кондуктивной и емкостной связи. На рис. 11.2 по­казаны индуктивная, емкостная и кондуктивная схемы связи ре­зонансной короткозамкнутой двухпроводной линии с симмет­ричным фидером.

Индуктивная связь с резонансной двухпроводной линией реализуется с помощью витка 3, расположенного вблизи конца линии 1 (см. рис. 11.2, а).

Рис. 11.2. Индуктивная (а), емкостная (6) и кондуктивная (в) схемы свя­зи резонансной короткозамкнутой двухпроводной линии с симметрич­ным фидером: 1 — резонансная линия; 2 — проводники фидера, 3 — виток связи

Для устранения влияния входного сопротивления витка на входное напряжение цепь связи настраивают в резонанс при помощи кон­денсатора, включаемого последовательно с витком связи (на ри­сунке не показан).

Емкостная связь с резонансной линией (см. рис. 11.2, б) осу­ществляется при помощи двух конденсаторов С, соединяющих фидер 2 с проводниками линии 1.

Кондуктивная связь с симметричным фидером (см. рис. 11.2, в) обычно применяется в резонансных линиях с фиксированной на­стройкой. Регулировка величины связи осуществляется изменени­ем расстояния l1 от точек присоединения фидера до короткозамыкающего мостика. Недостатком этого вида связи является не­обходимость перемещения присоединительных контактов фидера вдоль линии при ее перестройке или регулировке величины связи.

На рис. 11.3 показаны индуктивная, емкостная и кондуктивная симметричная схемы связи резонансной короткозамкнутой двух­проводной линии с несимметричным коаксиальным кабелем.

абв

Рис. 11.3. Индуктивная (а), емкостная (б) и кондуктивная симметричная (в) связи резонансной короткозамкнутой двухпроводной линии с не­симметричным коаксиальным кабелем: 1 — резонансная линия; 2— коаксиальный кабель; 3— симметрирующее U-колено

Подстроечные конденсаторы Ссв на рис. 11.3, а служат для регулировки величины связи. Кроме того, с помощью конденсатора Ссв на рис. 11.3, а осуществляется компенсация индуктивности провод­ника связи.

При подключении коаксиального кабеля к двухпроводной ре­зонансной линии в распределение тока и напряжения вдоль ее проводников вносится значительная асимметрия, для устранения которой подключение коаксиального фидера к резонансной двух­проводной линии осуществляется через разные симметрирующие устройства. На рис. 11.3, в показана кондуктивная связь коакси­ального кабеля с резонансной линией с помощью симметрирую­щего U-колена, представляющего собой полуволновый отрезок того же коаксиального кабеля.

11.3. Полосковые резонаторы

Резонансные полосковые линии принято называть полосковыми (плоскостными, печатными) резонаторами. Чаще всего такие резонаторы выполняют в виде отрезков несимметричной микрополосковой линии длиной λ/4, λ/2 или λ, где λ — длина волны в линии. Формы проводников полосковых резонаторов показаны на рис. 11.4.

Рис. 11.4. Формы проводников по­лосковых резонаторов: полуволно­вый (а) и четвертьволновый (б) линейные короткозамкнутые, по­луволновый подковообразный разомкнутый (в)

Разомкнутые полосковые резонаторы обладают значительным излучением поля с узких торцов, что обусловливает низкие зна­чения их добротности. Короткозамкнутые резонаторы характери­зуются значительно меньшим торцевым излучением и более вы­сокой добротностью, чем разомкнутые резонаторы. Так, короткозамкнутый микрополосковый резонатор на подложке из поликора (ε ≈ 9,7) толщиной 1 мм с волновым сопротивлением W = 50 Ом на длине волны  λ = 10 см имеет добротность 480, а добротность аналогичного разомкнутого на конце резонатора равна 185. Серьезным недостатком короткозамкнутых резонаторов явля­ется необходимость выполнения короткозамыкающего контакта с заземленным основанием, что значительно усложняет техноло­гию их изготовления и не всегда удобно конструктивно.