Файл: Семенов Н.А. Техническая электродинамика учеб. пособие для электротехн. ин-тов связи.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 190

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

где £ =2z/L — нормированная

продольная координата (£= ± 1 на

концах перехода).

 

а)

 

д)

->f(z)

Рис. 14.16

Функцию изменения характери­ стического сопротивления вдоль пе- 1fi

рехода определим, подставив ф-лу (14.60) в (14.54) (см. рис. 14 . 16в):^

lnZ(2) = lnZ(0) +

+ rM.(?HLTO£,fiHL).

(14.61)

V

ofi о,в

0 f i

ifi

 

Рис.

14.17

 

 

 

Функция Ф нечетная и представляет интеграл, который

не бе­

рется в общем виде:

 

 

 

 

 

 

^ F ID

Г "І/ 1

к о \

(14.€.62)

Ф (С, Р, Ц ^ -

Ф ( - С. Р, Ц = f/ х ( Р "L^Zl%)

d £

Семейство графиков для этой функции, рассчитанных на ЭЦВМ, приведено на рис. 14.17. Параметром является отношение М/Гм= ch(faL) (ф-ла (14.58)], выраженное в децибелах.

ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫЙ ПЕРЕХОД

В некоторых устройствах применяют плавные переходы с измене­ нием характеристического сопротивления по экспоненциальному закону

Z,(z) = K „ e 2 b z .

(14.63)

379

Если

известны сопротивления на

концах

перехода: Rn

и RK =

-=J?n e2 "-,

то b=(l/2L)\n(ZK/Zn)=M/L.

в

По

ф-ле

(14.53)

функция

местных

отражений Г(г)

=fe= const

пределах

— i L / 2 ^ z ^ L / 2 .

Коэффициент отражения

от перехода,

согласно ф-ле (14.55),

 

 

L/2

 

 

 

 

 

 

Г (В) =

26 J cos2pzdz =

M s [

n V L

 

(14.64)

 

 

о

 

 

 

 

 

представляет собой известную из теории спектров осциллирующую кривую (sinx/x), максимумы которой монотонно уменьшаются с ростом частоты. Это бесполезное, по существу, улучшение согла­ сования на высоких частотах приводит к тому, что длина экспо­ ненциального перехода с тем же согласованием значительно боль­ ше, чем чебышевского (см. задачу 14.1). Экспоненциальный пере­ ход весьма далек от оптимального. Иногда все же простота изго­ товления оправдывает его использование; так, у коаксиального перехода с коническими поверхностями проводников Zc(z) меня­ ется почти по экспоненциальному закону.

14.7.Переходы между волноводами и линиями разных типов

СОСРЕДОТОЧЕННЫЕ ПЕРЕХОДЫ

При построении тракта часто необходимо передать волну в волно­ вод или линию другого типа; при этом неизбежно преобразование типа волны. Любой переход должен быть согласован в рабочей полосе частот и иметь возможно меньшие потери. Переходы с от­ носительно узкой полосой согласования создаются при помощи одиночных элементов связи. Их можно рассматривать как воз­ будители той или иной волны в волноводе и рассчитывать по фор­ мулам, приведенным в параграфе 9.8.

П е р е х о д ы

о т к о а к с и а л ь н о й

л и н и и к

п р я м о ­

у г о л ь н о м у

в о л н о в о д у . На рис.

14.18 показано

несколько

используемых на практике конструкций таких переходов. Во всех случаях внешний проводник линии присоединяется к волноводу

Ноансиальная

Диафрагма \

Диафрагма

Рис. 14.18

380

по периметру отверстия, а внутренний

заканчивается

штыревым

вибратором. Наиболее

употребителен

зондовый переход (рис.

14.18а). Утолщение на

конце штыря в

виде пестика

увеличивает

широкополосность перехода и его электрическую прочность. Пе­ реход с поперечным стержнем (рис. 14.186) обеспечивает более точную и жесткую установку внутреннего проводника, а также почти равномерное распределение тока в его вертикальной части; токи в горизонтальной части, перпендикулярные вектору Е волны

типа # ю в волноводе,

не играют роли

в возбуждении волны. Зна­

чительную

мощность

можно

передать

с помощью зонда типа

«дверная

ручка» (рис. 14.18в).

Во всех

случаях для установления

в волноводе режима бегущей волны служит реактивная диафраг­

ма.

С ее помощью можно получить

коэффициент отражения

Г<5%

в полосе частот порядка 10—15%.

 

 

П е р е х о д ы о т к о а к с и а л ь н о й

к п о л о с к о в о й ли ­

н и и .

Переход от коаксиальной к симметричной полосковой

линии

с тем же характеристическим сопротивлением выполняется

весьма

просто: соединяются центральные проводники обеих линий, а на­ ружный проводник коаксиальной линии соединяется с внешними проводниками полосковой. Такой переход обеспечивает /с с в =1,03 — 1,05. Если сопротивления Zc линий не равны, сопротивления транс­ формируют любым известным способом; трансформирующий пе­ реход удобнее выполнять на полосковой линии.

Переход от коаксиальной линии к несимметричной полосковой выполняют под ирямым углом (на рис. 14.19 дан 'разрез по оси коак­ сиальной линии); в этом случае оболочку коаксиальной линии сое-

іришка

Рис. 14.19 Рис. 14.20

диняют с широкой пластиной, а внутренний проводник — с лен­ той. Такой переход имеет тсСв= 1,04—1,07 {17].

Д е т е к т о р н а я

с е к ц и я

объединяет волноводно-коаксиаль-

ный

переход

и коаксиальную

нагрузку.

Поглотителем мощности

свч

в данном

случае

является

детектор,

обладающий нелинейным

сопротивлением. Эта мощность преобразуется им в колебания бо­ лее низкой частоты, которые поступают на вход приемника или измерителя. В конструкции рис. 14.20 настройка (на отсутствие

отраженной волны) осуществляется поршнем в конце

волновода;

с изменением расстояния z0 меняется одновременно

активная и

реактивная составляющие входного сопротивления штыря [ф-лы (9.64), (9.65)]; реактивная составляющая компенсируется затем ин­ дуктивным коаксиальным шлейфом, совмещенным с держателем детектора. В коаксиальный кабель подается сигнал, преобразован­ ный детектором. Блокировочный проходной конденсатор (шайба со слюдяной прокладкой) предотвращает просачивание в него свч энергии.

ПЛАВНЫЕ И СТУПЕНЧАТЫЕ ПЕРЕХОДЫ

Переходы с постепенным изменением размеров и формы попереч­ ного сечения волновода обеспечивают широкополосное согласова­ ние соединяемых волноводов. Выбор оптимальных параметров та­ кого перехода сводится к такому же подбору коэффициентов от­ ражения от ступенек Гт или функции местных отражений Г(г), как это указывалось в предыдущих параграфах. Отличие состоит лишь в том, что эти величины определяются в результате решения особой для каждого случая электродинамической задачи (если речь не идет о соединении двух линий с ТЕМ-волной). Дело в том, что понятие характеристического сопротивления, как уже отмеча­ лось, даже к регулярным волноводам применимо со значительной

долей условности и с точностью до постоянного

коэффициента.

Величина Zc

неприменима для сопоставления

волноводов

с

раз­

ной формой поперечного сечения.

 

 

 

 

 

 

П е р е х о д ы о т п р я м о у г о л ь н о г о в о л н о в о д а к по -

л о с к о в о й

и

к о а к с и а л ь н о й

л и н и я м

(рис.

14.21).

В обоих случаях

выполняют плавный широкополосный переход от

 

 

прямоугольного

волновода в

 

 

виде участка П-образного вол­

 

 

новода,

образующегося

при

 

 

введении

в

волновод

гребня.

Г 1

Рис. 14.21

Рис. 14.22

Структура поля в П-образном волноводе, как известно, довольно близка к полю ТЕМ-волны. К этому гребню присоединяют ленту несимметричной полосковой линии, соосной с волноводом, либо центральный проводник коаксиальной линии, перпендикулярной

йолноводу; конструкция обеспечивает почти полное отсутствие из­ лучения из открытого конца волновода. Второй проводник соеди­

няют с широкой стенкой

волновода.

 

 

П е р е х о д ы

о т

п р я м о у г о л ь н о г о

в о л н о в о д а

к

к р у г л о м у ,

с в о л н о й т и п а Я ц . На

рис. 14.22 показан

плавный переход. Сходство структуры преобразуемых волн поз­ воляет хорошо согласовать эти волноводы при сравнительно не-

Рис 14.23

большой длине перехода /=(2-4-3) Л. Широко используется также более компактный ступенчатый переход с промежуточной секцией длиной Л/4, сечение которой соответствует середине плавного пе­ рехода; он обеспечивает удовлетворительное согласование (Ксв<1,1)» в 10-процентной полосе частот. Существенно улучшить

частотные характеристики можно, применив ступенчатый

переход

из двух или трех секций.

 

 

 

 

П е р е х о д ы

от

п р я м о у г о л ь н о г о

в о л н о в о д а

к

к р у г л о м у с

в о л н о й т и п а #сц.

Плавный

переход

на

рис.

14.23 осуществляется

преобразованием

прямоугольного

сечения

волновода в трапецию и сектор с последующим увеличением угла сектора до 2я. Здесь использована аналогия в поперечной струк­ туре поля в секторе круглого волновода с волной типа # ю в пря­

моугольном волноводе. В другом переходе волна Яоі в прямоуголь­

ном

волноводе вначале преобразуется в волну Я2 о в прямоуголь­

ном

'волноводе увеличенных размеров, последний переходит в

Рис. 14.24

Смотрите также файлы