Параметри, що характеризують режим у хвилеводі

Режим у хвилеводі цілком характеризується комплексним коефіцієнтом відбиття (). Коефіцієнт відбиття визначається як відношення комплексних амплітуд відбитої і падаючої хвиль.

При цьому користуються коефіцієнтами відображення по напрузі, чи по струму відповідними їм коефіцієнтами відображення по електричному полю, по магнітному полю.

Коефіцієнт відбиття по напрузі в даному перетині знайдемо з (3.7)

(3.11)

Звідси одержимо

,

де - модуль коефіцієнта відбиття,

- фаза коефіцієнта відбиття в перетині навантаження,

- фаза коефіцієнта відбиття в довільному перетині хвилеводу.

Модуль коефіцієнта відбиття показує відносну величину амплітуди відбитої хвилі . При заданих , Z_Х у лінії без втрат Г залежить тільки від опору навантаження. Його величина може змінюватися від нуля в режимі хвиль, що біжать, ( =0) до одиниці в режимі стоячих хвиль () .

Фаза коефіцієнта відбиття також залежить від опору навантаження і беззупінно змінюється від перетину до перетину. При цьому можна виділити два види характерних перетин в лінії передачі. У перетинах, де падаюча і відбита хвилі синфазні, отже, відбувається додавання хвиль. У цих перетинах утворяться максимуми напруги (рис. 3.10) .

У перетинах, де хвилі протифазні, відбувається їхнє вирахування, тобто утворяться мінімуми напруги .

Таким чином, накладення двох хвиль приводить до того, що амплітуда сумарної хвилі змінюється уздовж лінії за деяким законом від мінімального до максимального значення. Відстань від перетину мінімуму до перетину максимуму дорівнює .

З (3.8) можна показати, що коефіцієнт відбиття по струму , тобто модулі коефіцієнтів рівні, а їхні фази відрізняються на . Крім цих коефіцієнтів іноді використовують коефіцієнт відбиття по потужності

. Експериментальне визначення коефіцієнта відбиття утруднене, тому що для цього необхідно виділити падаючу і відбиту хвилю. Тому А.А. Пістолькорс увів коефіцієнт хвилі, що біжить (КБХ) - відношення мінімальної амплітуди хвилі до максимальної

.

У залежності від опору навантаження його величина лежить у межах .

КБХ однозначно зв'язаний з Г:

.

Звідси

.

Часто використовується така зворотна величина - коефіцієнт стоячої хвилі (КСХ).

Для реальних хвилеводних трактів РЕС величина К_с=1,1-1,3 і для його контролю маються спеціальні вимірювальні пристрої.

Поpуч з розглянутими параметрами при аналізі режимів, при аналізі і синтезі різних хвилеводних пристроїв широко використовують поняття опір у даному перетині (вхідний опір). Цей опір дорівнює відношенню комплексних амплітуд напруги і струму в даному перетині, чи, в окремому випадку, на вході лінії передачі. Воно цілком визначається коефіцієнтом відбиття:

.

Звідси одержимо

Його можна також визначити безпосередньо через опір навантаження і відстань від навантаження до даного перетину. Наприклад, з (3.9), (3.10) одержимо

Звідси випливає, що опір у довільному перетині в загальному випадку не дорівнює опору навантаження. Опір Z_н перетворений (трансформоване) у деякий опір Z.

Таким чином, будь-який відрізок лінії передачі є трансформатором опорів. Це властивість широко використовується в різних хвилевідних пристроях. Наприклад, у дільниках потужності, фільтрах, зчленуваннях, погоджуючих пристроях і т.ін.

При фіксованій величині Z_н вхідний опір визначається електричною довжиною відрізка лінії

Особливе значення для інженерної практики мають чвертьхвилеві трансформатори опорів. Якщо , то електрична довжина відрізка дорівнює

Тоді з (3.15) одержимо Отже, вхідний опір чвертьхвильового відрізка хвилеводу обратно пропорційно опору навантаження. Наприклад якщо Z_н=0 те Z= і навпаки. Якщо опір навантаження має індуктивний характер, то вхідний опір буде ємнісним і т.д.

Якщо , то . Тоді з (3.15) випливає, що Z=Z_н. Отже, напівхвильовий трансформатор здійснює тотожне перетворення опору навантаження. Звідси також випливає важливий висновок: у перетинах, що відстоять від навантаження на відстанях , опір дорівнює опору навантаження. Такі перетини називаються еквівалентними (рис.3.11).

Дата добавления: 2015-11-14