должен быть согласован с волновым сопротивлением питающего его фидера W. Для компенсации реактивной составляющей проводимости нагрузки параллельно ей может быть включен отрезок линии с волновым сопротивлением W, замкнутый на конце (рис. 5-61). Длина отрезка 1т должна быть

Рис. 5-61. Схема согласования нагрузки с линией.

выбрана так, чтобы его входная проводимость компенсировала реактивную составляющую проводимости нагрузки

О 1 , т. е. из соотношения

c\gui = -BW.

Входная проводимость компенсированной нагрузки будет равна при этом G, и фидер окажется нагруженным на сопротивление R-l/G. Чтобы трансформировать conpoTHBjieHHe R в сопротивление U, между нагрузкой и фидером следует включить отрезок линии длиной Я/4 с-волновым со-

Рис. 5-62. Согласование нагрузки с помощью одного шлейфа.

противлением Кт. Входное сопротивление такого отрезка, нагруженного сопротивлением R, как это следует из формулы 5-29, определяется выражением

Rex -

Если выбрать волновое сопротивление ,со-гласующего отрезка линии из условия WtV RW, то фидер окажется нагруженным иа сопротивление, равное W, и в нем установится режим бегущей волны. Аиало-гичньш образом могут быть рассчитаны элементы для согласования линии с питающим ее источником.

Согласование с помощью одного короткозамкнутого шлейфа. Короткозамкнутый отрезок линии (шлейф) включается в .том сечении (рис 5-62), в котором входная проводимость нагруженного .отрезка ли-

нии, вычисленная в сторону нагрузки, определяется выражением

УАВ °° ~~ -S

Длина шлейфа определяется из условия 1

= 0;

где Jfm-входное сопротивление шлейфа; Wш- волновое сопротивление линии, используемой в качестве шлейфа.

При таком включении линия оказывается нагруженной в сечении ЛВна сопротивление )? = U7, и левее этого сечения устанавливается режим бегущей волны.

Вопросы, связанные с согласованием сопротивлений для полосы частот, а также и другие методы согласования сопротивлений изложены в [Л. 4.]

Отрезки линий в качестве колебательных систем

Входное сопротивление короткозамкнутого отрезка идеальной (без потерь) линии, будучи реактивным, может принимать любые значения в зависимости от отношения Если линия -обладает небольшими потерями, то легко показать (см. 5-43), что максимальное и минимальное значения входного сопротивления достигаются соответственно при (24-1)Я/4 и 2Я и оказываются равными:

, Wal.

Зависимость величины модуля входного сопротивления короткозамкнутого отрезка линии от 1/% (см. рис. 5-53) указывает на то, что короткозамкнутый отрезок линии обладает резонансными свойствами. Эти свойства выражены тем ярче, чем меньше потери в линии. При этом отрезок линии фиксированной длины имеет бесчисленное множество резонансных частот (длин волн), определяемых,из выражения

2+1 где fe = О, 1,2,3...

Наиболее ярко резонансные свойства короткозамкнутого отрезка линии выражены на волне Я=4/, называемой основной резонансной волной отрезка линии. Входное сопротивление отрезка на этой волне (резонансное сопротивление отрезка линии) равно:

Яро

Зависимость модуля входного сопротивления от частоты вблизи основной резонанс-

ной частоты (при небольших расстройках) определяется выражением

7 Л.Р

где Qn=n/a%po - добротность отрезка линии;

о-длина резонансной волны; I - относительная расстройка частоты. Это выражение совпадает с уравнением частотной характеристики параллельного колебательного контура. Таким образом, по своим избирательным свойствам (вблизи резонансной частоты) короткозамкнутый отрезок линии эквивалентен параллельному колебательному контуру. Параметры Lb, Св и Яэ эквивалентного контура могут быть определены из соотношений:

La -

Щр.

Ra =

4vaW 4v

Следует иметь в виду, что отрезок линии эквивалентен колебательному контуру лишь при небольших значениях относительной расстройки частоты g. При значительных расстройках частотные зависимости сопротивлений этих элементов сильно расходятся.

В радиотехнической практике коротко-замкнутые отрезки длинных линий используют в качестве колебательных систем при работе в дециметровом диапазоне волн (особенно в коротковолновой его части), где применение контуров с сосредоточенными параметрами становится затруднительным по причинам конструктивного характера. При этом используется не только первый, но часто и второй резонанс в линии. Подстройка отрезков производится чаще всего посредством перемещения плунжеров, замыкающих конец линии.

Отрезок линии в качестве волномера

Если отрезок длинной линии, вдоль которого может свободно перемещаться корот-козамыкающий мостик (рис. 5-63), питать

Рис. 5-63. Волномер,

генератором синусоидальной э. д. с. (внутреннее сопротивление генератора э. д. с. мйого меньше волнового сопротивления линий), то распределение амплитуд напряже-

ний в различных сечениях линии описывается соотношением

г/(л:) = С/н cos рл: +/7н Г sin Рл: =

и, следовательно, напряжение в месте короткого замыкания {x=t)

где I - длина короткозамкнутого отрезка линии.

Отсюда видно, что амплитуда тока в короткозамыкающем мостике

W sin Pf W sin р/

существенно зависит от длины короткозамкнутого отрезка линии и принимает наибольшие значения при sinpf=0, т. е. при 1=к Я,/2(й=0.1.2).

Изложенное дает возможность произвести измерение длины волны источника, питающего линию (скорость распространения волны в линии полагаем известной), если замыкающий мостик снабдить индикатором тока. При перемещении мостика яркость свечения лампочки (показания амперметра) будет изменяться. Измерив расстояние между двумя смежными сечениями, в которых яркость евечения (показания амперметра) достигает максимума, можно определить длину волны в лниии, которая определяется как удвоенное расстояние между сечениями линии, соответствующими максимально яркому свечению (пучностями тока).

Отрезки линий для формирования прямоугольных импульсов

При подключении предварительно заряженного отрезка однородной линии к активному сопротивлению R (равному волновому сопротивлению на нем формируется прямоугольный по форме импульс напряжения с амплитудой, равной половине зарядного напряжения линии, и длительностью, равной удвоенному времени задержки формирующего отрезка линии. Это свойство дает возможность использовать отрезки однородных линий для формирования прямоугольных импульсов напряжения.

Один из вариантов схемы приведен на рис. 5-64. Отрезок линии с волновым сопротивлением W через резистор Rs с относительно большим сопротивлением подключен к источнику постоянной э. д. с. Е и при погашенном тиратроне Тр заряжается до напряжения Е. Если после окончания заряда линии на сетку тиратрона будет подан импульс напряжения, способный поджечь тиратрон, то заряженный отрезок линии окажется подключением через маленькое сопротивление открытого тиратрона к сопротивлению нагрузки i?H и в цепи, образованной отрезком линии, зажженным тиратроном и сопротивлением R, возникнет процесс, аналогичный рассмотренному в § 5-8.

Если выполняется условие

то на нагрузке Rb при этом формируется прямоугольный импульс напряжения с амплитудой

где Ят - сопротивление зажженного тиратрона. Длительность импульса оказывается равной удвоенному времени задержки линии

Рис 5-64. Схема формирования видеоимпульсов прямоугольной форма.

(tn=2llv) и не зависит от длительности <h.s импульса, запускающего схему. После окончания процесса формирования (разряда линии) напряжение на аноде тиратрона падает и тиратрон гаснет, вследствие чего начинается новый цикл заряда линии через резистор Rs- Сопротивление резистора Rg должно выбираться таким образом, чтобы, с одной стороны, линия успела практически полностью зарядиться в течение времени, равного периоду следования импульсов запуска Гп (эти импульсы, как правило, представляют собой периодическую последовательность), т. е.

где Т - временной интервал между импульсами запуска; С - полная емкость отрезка линии.

С другой стороны, сопротивление резистора Rs должно быть достаточно большим для того, чтобы после окончания разряда Л1ШИИ происходило гащение тиратрона, т. е.

Е . < гаш!

здесь /гага -ток гашения тиратрона.

Схемы, подобные приведенной иа риа 5-64, находят широкое применение в модулирующих устройствах радиолокационных и других импульсных радиотехнических системах, характеризуемых высокой импульсной мощностью. Нагрузка формирующего устройства (например, магнетр.он или

другой электровакуумный прибор) включа-ется при этом в цепь вторичной обмотки импульсного трансформатора, первичная обмотка которого включается в схему формирующего устройства вместо резистора Rb Такой способ формирования позволяет значительно повысить надежность работы модулятора, а также снизить вес и габариты аппаратуры (особенно питающего.схему высоковольтного выпрямителя).

Формирующие схемы с тиратронами и с отрезками линий по сравнению со схемами, собранными на электронных лампах (§ И-8), отличаются также высокой стабильностью длительности импульса, определяемой стабильностью параметров формирующего отрезка, линии.

В схемах формирования импульсов могут быть использованы и короткозамкну-тые отрезки линий (рис. 5-65), Переключатель К в течение сравнительно длительного

Рис. 5-65. Принципиальная схема формирования импульсов с помощью короткозамкнутого отрезка линии.

промежутка времени находится в положении /, и в линии устанавливается ток /= =£/i?H=const. Если в некоторый момент времени (<=0) переключатель К переводится в положение 2, то в линии возникают волны напряжения и тока, распространяющиеся в сторону короткозамкнутого ее конца. Амплитуды этих волн оказываются соответственно равными:

Одновременно с этим в момент перевода переключателя К в положение 2 на нагруз- ке Rb возникает перепад напряжения, величина которого IRbI2. Отразившись от короткозамкнутого конца линии (ри=-1; Рг = 1). эти волны в момент времени t=2l/v возвращаются к нагрузочному ее концу. Если линия согласована (i?H=K), то переходный процесс в ней на этом заканчивается и на нагрузке Rb формируется импульс прямоугольной формы с амплитудой IR/2 и длительностью 21/v.

Схемы с короткозамкиутыми отрезками линий имеют по сравнению со схемами, собранными на разомкнутых отрезках линий, то преимущество, что при Лн>/?и они позволяют получить импульс напряжения с амплитудой, превосходящей э.д.с. питающего источника. Однако из-за недостатков, связанных с необходимостью запасания значительной энергии в магнитном поле, такие схемы сравнительно редко применяются на практике.