- sin

36c=

где n-параметр, выбираемый в пределах от О (экспоненциальный переход) до нескольких единиц;

-Inj ,(7-148) ф{2У2п) ф[2У~2 п) -интеграл

еде к=2л1%, К - длина волны в воздухе;

Л - длина волны в волноводе, а остальные обозначения ясны из рис. 7-80.

Для согласования волновода можно также использовать емкостные и индуктивные диафрагмы, однако на практике их используют значительно реже, чем индуктивный штырь.

Рис. 7-80. Индуктивный стержень в прямоугольном волноводе.

роятности от аргумента, стоящего в скобках, значение которого можно найти в математических справочниках.

Вероятностный переход должен иметь тем большую длину, чем больше параметр п, однако качество согласования при этом также улучшается.

.Методы расчета ступенчатых переходов подробно изложены в [Л. 29].

Задача согласования комплексного сопротивления с линией передачи является весьма сложной. Согласование может быть достигнуто путем подключения к комплексной нагрузке таких реактивных элементов, которые 1в заданной полосе частот компенсируют реактивность нагрузки. Следует отметить, что с помощью пассивных линейных четырехполосников без потерь согласование комплексного сопротивления с активным возможно при некоторых ограничениях, накладываемых на степень согласования и полосу частот [Л. 7-43].

Указанные выше методы согласования являются узкополосными. Для широкополосного согласования активных сопротивлений (в том числе и линий с разными волновыми сопротивлениями) широко применяются ступенчатые и плавные переходы, представляющие собой .линии со скачкообразным (ступенчатым) или плавным изменением волнового сопротивления. Ступенчатые переходы имеют меньшую длину по сравнению с плавными, но плавные могут пропускать большую мощность.

Экспоненциальный переход представляет собой простейший плавный переход, у которого волновое сопротивление Zn{x) изменяется по закону

Zu(x)==Vz

(7-149)

где Zi и Ze - волновые сопротивления согласуемых линий (Ze может быть сопротивлением активной нагрузки), Z -длина экспоненциальной линии. Полное согласование получается лишь при I, кратной половине длины волны. С увеличением длины перехода согласование в полосе частот улучшается.

Вероятностный переход представляет собой линию, волновое сопротивление которой изменяется по закону

X ехр

Z {x)=Vz,X o(2V2nj

1 Z, - In

Ф (2 /2 n ) 2 1

, (7-150)

Максимальная мощность, передаваемая линией передачи, и ее к. п. д.

Мощность, передаваемая линией передачи, ограничивается предельной напряженностью электрического поля в линии, превышение которой приводит к электрическому пробою. .Мощность, передаваемая регулярной линией передачи и соответствующая предельной напряженности поля, называется предельной мощностью. Допустимая рабочая мощность рассчитывается с учетом необходимого запаса электрической прочности поля в линии, вызванного неоднородностями и наличием отраженной волны.-

Допустимая мощность в двухпроводной линии определяется соотношением

доп -

КБВ, (7-151)

Где и доп - допустимое напряжение на линии. t/доп должно быть меньше критического, т. е. меньше напряжения t/np, при котором в неблагоприятных условиях может возникнуть факельное истечение, определяемое в коротковолновом диапазоне (для проводов диаметром 2 мм, находящихся в воздухе), по эмпирической формуле

и = 2у 19 + 0,0291 , кв. (7-152)

Допустимая мощность в коаксиальном кабеле равна:

Рдап -

КБВ, (7-153)

где t/доп - допустимое напряжение для данного кабеля, которое дается в справочных таблицах по коаксиальным кабелям.

Для кабелей с воздушным заполнением допустимая мощность равна:

ДОП

82оф

rf-КБВ

вт, (7-154)

напря-

чде £доп - амплитуда допустимой женностн поля, в/см.

Следует иметь в виду, что при нормальном атмосферном давлении напряженность поля, при которой наступает пробой, равна 30 000 е/см. Допустимую напряженность доля можно положить при этих же условиях равной (15-j-20)108 в/см.-

Допустимая мощность для прямоугольного волновода с волной Ню

оп = 6.63-10-£ *Х

вт; (7-155)

руглого волновода с волной Нц

/, =19,9.10-

КБВ, вт; (7-156)

круглого волновода с

P = II.3.10-4a4

волной Ео1

2,61а

V 2,61а/

КБВ, em. (7-157)

Коэффициент полезного действия линии передачи, определяемый как отношение мощности в конце линии (у нагрузки) к мощности в начале линии при малом затухании, равен:

+ КБВ

где р - коэффициент затухания в неп/м; I - длина линии в метрах. При КБВ>0,5--0,6 к. п. д. с хорошей точностью можно рассчитать по приближенной формуле

а при pi<0,l 0,2 неп

г1(1-2)рг.

(7-159)

Симметрирующие устройства

Для питания симметричных антенн с помощью несимметричной линии передачи (например, полуволнового вибратора с по-

мощью коаксиального кабеля) применяют симметрирующие устройства. Назначение этих устройств заключается в сохранении свойств симметричной антенны и устранении антенного эффекта фидера, который возникает при питании симметричных антенн несимметричным фидером и заключается в том, что фндер сам начинает излучать (при-

Рис. 7-81. Симметрирующие устройства коротковолнового диапазона.

а - симметрирующий трансформатор с электростатическим экраном; б - трансформатор с фер-ритовым сердечником; в, г - симметрирующие четырехполосники из одного Т-звеиа; д, е - симметрирующие четырехполосиики из двух Т-звень-ев.

нимать) радиоволны. Симметрирующие схемы необходимы н при переходе от несимметричной линии передачи к симметричной и наоборот.

Иногда симметрия питания нарушается несимметричным выходом передатчика (входом приемника). В этом случае симметрирующее устройство включается между передатчиком (приемником) н симметричным фндером.

В диапазоне коротких волн используются снмметрир5тощие устройства, схемы которых показаны иа рис. 7-81. Трансформатор с электростатическим экраном (незамкнутый заземленный виток из металлической полосы или сетки) проектируют, исходя из условия согласования

(7-160)

Рис. 7-82. Симметрирующие устройства ультракоротких волн.

я - широкодиапазоииое устройство из двух четвертьволновых стаканов; б - укороченное широко-яиапазоииое симметрирующее устройство; в - симметрирующий шлейф; г - симметрирующее устройство с четвертьволновой щелью; д - симметрирующее устройство с полуволновой щелью.

где nl И Л/г-числа витков обмоток;

rx к r2 - величины сопротивлений, подлежащих согласованию.

Трансформатор с тороидальным ферри-товым сердечником может не иметь электростатического экрана при хорошей симметрии. Однако к. п. д. таких трансформаторов не очень хороший и часто в качестве симметрирующих устройств используют симметрирующие четырехполосннки (рис. 7-81,е, г, д, е). Входное сопротивление симметрирующего устройства 2вх для схем 7-81, г равно:

(7-161)

где Za - сопротивление нагрузки симметрирующего устройства, а Х=1/<вС для рис. 7-81,е и X=(bZ. для рис. 7-81,г.

Для симметрирующих устройств (рнс. 7-81, Э, е) их входное сопротивление равно:

(7-162)

Для симметрирования возможно использовать п мостовые схемы.

В диапазоне ультракоротких волн, где в качестве фидеров широко используются коаксиальные кабели, в качестве симметрирующих устройств часто используют четвертьволновый стакан (рис. 7-43,а), U-об-разное колено (7-43, б) и U-образное колено с четвертьволновым трансформатором (рис. 7-45). Эти устройства являются узко-полоснымн. Для сохранения симметрирующих свойств четвертьволнового стакана к его нагрузке присоединяют второй четвертьволновый стакан (рис. 7-82,а). Такое устройство сохраняет симметричность питания при изменении частоты, однако его входное сопротивление при этом изменяется. Расширить рабочий диапазон такого устройства с точки зрения сохранения входного сопро-

тивления возможно, если волновое сопротивление коаксиальных линий zip, образующих стаканы, выбрать равным:

Zxp-

rl 2Zoф

(7-163)

где - сопротивление нагрузки, а 2оф - волновое сопротивление фидера.

С целью уменьшения длины симметрирующего устройства из двух четвертьволновых стаканов его иногда изгибают так, как это показано на рис. 7-82,6.

На практике часто используют симметрирующий шлейф (рис. 7-82,е) для симметрирования в широкой полосе частот. Обычно длину шлейфа выбирают равной четверти средней длины волны диапазона, когда входное сопротивление шлейфа равно бесконечности и шлейф, не влияет на величину входного сопротивления нагрузки. Расширить диапазон по согласованию можно, выбирая волновое сопротивление Zm двухпроводной линии, образующей шлейф:

Zm=---. (7-164)

Весьма широкое применение нашли также щелевые симметрирующие устройства. На рис. 7-82, г приведено симметрирующее устройство с использованием симметричного полуволнового вибратора. Центральный проводник кабеля присоединяется к внешнему проводнику в точке а. Для согласования необходимо выполнить условие

zl = r

А Оф

(7-165)

где 2еф - волновое сопротивление фидера; Zo-волновое сопротивление полукоаксиальных линий, образованных центральным проводником кабеля и половинками его внешнего проводника, которое равно:

Zc = 2761g-£. (7-166)