Учреждение образования «Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого»
Кафедра «Промышленная электроника»
Б.А. , Н.И.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
к лабораторным работам по курсу
«Основы технической электродинамики»
для студентов специальности 36 04 02
«Промышленная электроника»
Часть 1
Гомель 2004
УДК 621.38
Практическое пособие к лабораторным работам по курсу «Основы технической электродинамики» для студентов специальности 36 04 02 Часть 1. - Гомель: УО "ГГТУ имени П.О. Сухого", 2004. - 29с.
Рецензент: д.ф-м.н.
Ó УО "Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого", 2004г.
1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВУХПРОВОДНЫХ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ
1.1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И СООТНОШЕНИЯ
Длинные линии предназначены для передачи высокочастотной энергии от генератора к нагрузке. Они состоят из двух или более проводников различной формы. Поперечные размеры линии соизмеримы с длиной волны.
Различают симметричные и несимметричные линии передачи (рис.1.1). В двухпроводной симметричной линии (рис.1.1а) по одному из проводов ток течет в одном направлении, по другому – в другом. Коаксиальная линия (рис.1.1б) – это несимметричная линия. Она состоит из двух соосных цилиндрических проводников, токи во внутреннем проводе и внешнем цилиндре имеют противоположное направление. Двухпроводные линии выполняются в виде жесткой конструкции, или в виде гибких кабелей.
Основными параметрами линии передачи (ЛП) являются волновое сопротивление W и постоянная распространения γ = α + jβ, где α – коэффициент затухания и β – волновое число, равное 2π/λ [рад./м], λ – длина волны в линии. Их величины определяются геометрией поперечного сечения линии и материалом, из которого она изготовлена. Для идеальной линии, не имеющей потерь мощности, коэффициент затухания равен нулю, и постоянная распространения есть чисто мнимая величина.
Распределения напряжения и тока (комплексные амплитуды) в линии, нагруженной на сопротивление ZН, подчиняются телеграфным уравнениям. Для линии, не имеющей потерь, решение уравнений имеет вид:
где Uпад и Uотр – амплитуды волн напряжения, распространяющихся в линии соответственно от генератора к нагрузке и обратно, расстояние l измеряется от нагрузки.
В линии без потерь амплитуды падающей и отраженной волн Uпад и Uотр не зависят от координаты l. Поэтому, как следует из равенств (1.1), полные напряжение и ток изменяются вдоль линии по гармоническому закону. В линии с потерями характер изменения напряжения и тока более сложный.
Отношение напряжения к току в сечении l линии определяет эквивалентное сопротивление линии. Так при известном сопротивлении нагрузки сопротивление в сечении l определяется выражением:
Режимы работы линии передачи достаточно полно характеризуют следующие параметры:
- коэффициент бегущей (стоячей) волны;
- коэффициент отражения;
- входное сопротивление.
Коэффициент бегущей волны (КБВ) представляет собой отношение минимального значения полного напряжения (или тока, или напряженности поля) в линии к максимальному значению полного напряжения (или тока, или напряженности поля):
Коэффициент стоячей волны (КСВ) есть величина, обратная КБВ:
Отношение напряжений отраженной волны к падающей в каком-либо сечении линии называется коэффициентом отражения:
Коэффициент бегущей волны связан с модулем коэффициента отражения:
Коэффициент отражения в каком-либо сечении определяется эквива-лентным сопротивлением линии в этом сечении. Например, коэффициент отражения в плоскости нагрузки ГН и сопротивление нагрузки связаны соотношением:
1.2. ЭЛЕМЕНТЫ ФИДЕРНОГО ТРАКТА
1.2.1. Согласованные оконечные нагрузки
Согласованные нагрузки (СН) - это оконечные устройства тракта СВЧ, у которых КСВ близко к 1. СН применяются в качестве эквивалентов антенн, в переключателях, циркуляторах, направленных ответвителях и т.д.
Они должны обеспечить полное поглощение (без отражения и излучения в окружающее пространство) всей передаваемой по тракту СВЧ мощности, поэтому их также называют поглощающими нагрузками (поглотителями). Поглощение осуществляется путем преобразования мощности электромаг-нитних волн (ЭМВ) в мощность тепловых потерь в веществе.
Конструктивное выполнение СН зависит как от типа линии передачи, так и от величины рассеиваемой мощности. СВЧ мощность может рассеиваться в тонком поглощающем слое, нанесенном на диэлектрические пластины, либо в клине с твердым или жидким поглотителем. Соответственно такие нагрузки называются пленочными или объемными. Материал и конструкцию погло-тителя выбирают так, чтобы обеспечить полное поглощение СВЧ мощности.
Волноводная СН (рис.1.2а) с пленочным поглотителем представляет собой отрезок волновода, в котором параллельно его оси и вeкторy Е введены поглощающие пластины с различным углом скоса. Пластины расположены в волноводе уступом.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
