Устройства сверхвысоких частот. Малков Н.А - 4 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

1. ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ СВЧ
1.1. ТРЕБОВАНИЯ К ЛИНИЯМ ПЕРЕДАЧИ
Линией передачи
называется устройство, направляющее поток электромагнитной энергии в заданном на-
правлении. Линии передачи служат для передачи электромагнитной энергии от источника к потребителю, на-
пример от передатчика к антенне и от антенны к приёмному устройству, а также для соединения отдельных час-
тей и узлов радиоаппаратуры. На базе отрезков линий передачи конструируются многие СВЧ-элементы и узлы
радиоаппаратуры [1 – 6].
К линиям передачи предъявляются следующие требования:
1) незначительные паразитные излучения при приёме энергии, так как возникающие паразитные связи на-
рушают правильное функционирование радиоаппаратуры и радиосистем в целом;
2) минимальные амплитудно- и фазочастотные искажения;
3) минимальные потери энергии, уменьшающие дальность действия радиосистем и ухудшающие электриче-
ские характеристики элементов и узлов радиоаппаратуры, конструируемых на базе линий передачи;
4) высокая электрическая прочность, необходимая для передачи большой мощности, а также для конструи-
рования элементов и узлов радиоаппаратуры;
5) высокая механическая прочность, обеспечивающая высокую надёжность, длительный срок службы и ус-
тойчивость к механическим воздействиям;
6) большая широкополосность, допускающая одновременную работу нескольких каналов радиосистем и пе-
редачу сложных сигналов с широким спектром частот;
7) передача энергии волной одного типа. Использование нескольких типов волн приводит к понижению
КПД возбуждающих устройств на входе линии, к возрастанию потерь из-за увеличения затухания на паразитных
типах волн и увеличению отражений на приёмном конце линии из-за повышенного коэффициента отражения
паразитных типов волн. Кроме того, различным типам волн соответствуют различные групповые скорости, что в
свою очередь является причиной искажения передаваемого сообщения; один и тот же сигнал приходит в точку
приёма в виде нескольких сигналов, смещённых во времени.
Используемые на практике линии передачи можно разделить на два класса: открытые линии передачи и
волноводы. В открытых линиях передачи электромагнитное поле сообщается с пространством, окружающим ли-
нию. В волноводах электромагнитное поле сосредоточено в пространстве, экранированном от внешней среды
металлической оболочкой.
1.2. ПРЯМОУГОЛЬНЫЕ И КРУГЛЫЕ ВОЛНОВОДЫ
Геометрия прямоугольного волновода и используемая система координат показаны на рис. 1.1,
б
. В результате решения
волнового уравнения при соответствующих граничных условиях можно получить
( )
2
кp
22
кр
1 ffjkk −
ν
ω
=−=γ
, (1.1)
где γ – постоянная распространения;
µεω=k
–
волновое число для диэлектрика, занимающего безграничное пространст-
во; ν – фазовая скорость в диэлектрике. Критическое значение волнового числа
k
кр
и критическая частота определяются со-
отношением
( ) ( )
22
,
кp
,
кp
2
π
+
π
=µεπ=
b
n
a
m
fk
nmnm
, (1.2)
где вид колебаний определит тип волны
nm
Η
,
или
nm
E
,
.
Из формулы (1.1) видно, что для
кр
ff
>
постоянная распространения является чисто мнимой величиной (
β
=
γ
j
). Фа-
зовая скорость ν и
длина волны в волноводе λ
в
рассчитываются по значению β. Волна, распространяющаяся в волноводе, не
является Т-волной, и поэтому волновое сопротивление не может быть определено однозначно. Для таких структур волновое
сопротивление
Z
0
может быть определено одним из способов: путём использования отношения напряжения
U
к току
i
или
значения передаваемой мощности при заданном напряжении (или токе)
( ) ( ) ( )
W
WZ
u
W
iWZ
i
iZ
2
,или,
2
,или,,
000
νν
=ν=
ν
=ν
&
&
. (1.3)

Страницы