- •Техническая электродинамика
- •Приборы и методики измерений в свч-диапазоне
- •Описание измерительной установки
- •Основные свойства и характеристики волн в вс
- •Экспериментальное определение коэффициента отражения от исследуемой нагрузки
- •Измерение малых кбв («метод вилки»)
- •Контрольные вопросы
- •Т-волны в длинных линиях
- •Плоская волна свободного пространства
- •Конфигурация силовых линий полей в длинных линиях
- •Вектор напряженности магнитного поля в т-волне
- •Вектор напряженности электрического поля в линии
- •Т-волны
- •Волны напряжения и тока длинной линии
- •Связь коэффициента отражения с сопротивлением нагрузки
- •Согласованная линия
- •Несогласованная линия
- •Режим стоячей волны
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Волны в волноводах
- •Волноводы. Два класса волн. Волновые уравнения
- •Мембранное и дисперсионное уравнения
- •Граничные условия
- •Поля в волноводе
- •Собственные функции и поперечные волновые числа
- •Критические частоты волноводных мод
- •Поля мод на частотах выше и ниже критической
- •Длина волны и фазовая скорость в волноводе
- •Волна основного типа прямоугольного волновода h01
- •Конфигурация силовых линий основного типа поля
- •Перенос мощности по волноводу
- •Режим бегущей волны
- •Режим смешанных волн
- •Элементы волноводного тракта, используемые в работе
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Трансформация сопротивлений отрезками длинных линий
- •Входное сопротивление линии
- •Свойства входного сопротивления линии
- •Короткозамкнутая линия
- •Отрезок линии как трансформатор сопротивления
- •Круговая диаграмма сопротивлений
- •Определение нормированной проводимости по нормированному сопротивлению с помощью круговой диаграммы
- •Привязка линии к диаграмме по кбв и минимуму напряжения.
- •Определение сопротивления нагрузки по кбв и местоположению минимума напряжения
- •Включение в линию передачи трансформирующих отрезков с волновым сопротивлением, отличным от волнового сопротивления основного тракта
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Волны в коаксиальной линии при произвольной нагрузке
- •Поле т-волны в коаксиальной линии
- •Погонные параметры коаксиальной линии
- •Коэффициент отражения и импеданс
- •Суперпозиция падающей и отраженной волн
- •Круговая диаграмма
- •Порядок выполнения работы
- •Расчет параметров коаксиальной линии
- •Расчет входных характеристик отрезка коаксиальной линии
- •Варианты заданий к работе
- •Контрольные вопросы
- •Одношлейфное согласование волновода с нагрузкой
- •Входная проводимость линии
- •Расчет входных сопротивлений и проводимостей в линиях с последовательными или с параллельными неоднородностями
- •Нормированные сопротивления и проводимости
- •Индуктивные и емкостные диафрагмы в волноводах
- •Проблема согласования нагрузки с линией передачи
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Исследование волноводных четырехполюсников с поперечными неоднородностями
- •Волноводные многополюсники и их матрицы рассеяния
- •Экспериментальное определение элементов s-матриц четырехполюсников с поперечной неоднородностью
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Согласование линии передачи с нагрузкой в пакете программmicrowaveoffice
- •Теоретические сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Содержание
Круговая диаграмма
Расчет по формулам (5.7)–(5.8) несложен, но без применения компьютера утомителен и чреват ошибками. Для прикидочных расчетов существует чрезвычайно удобная и наглядная альтернатива – круговая диаграмма (часто называемая диаграммой Вольперта–Смита).
Круговая диаграмма (рис. 5.9) графически отображает на комплексной плоскости связь коэффициента отражения и нормированного импеданса , а также трансформацию импеданса.
Нормированный импеданс (полное сопротивление) безразмерен, единице соответствует сопротивление, равное волновому.
Аналогично вводится понятие нормированной проводимости. Далее в этом подразделе всюду, где прямо не указано иное, будем использовать без дополнительных обозначений нормированные сопротивления. Основные шкалы диаграммы поясняет рис. 5.9. Каждая точка на диаграмме представляет некоторое значение комплексного коэффициента отраженияи соответствующее значение полного сопротивленияZ = R + jX. Центр диаграммы соответствует режиму полного согласования ( = 0, Z = 1). Из центра может быть построен векторс определенными модулем (радиусом) и фазой. Фаза откладывается по внешней окружности.
Линии постоянного модуля коэффициента отражения (а также постоянных КБВ и КСВ) представляют собой концентрические окружности с центром в точке = 0. Внешняя окружность соответствует полному отражению (= 1, КБВ = 0 и КСВ). Шкалы для, КБВ и КСВ нанесены на горизонтальной средней линии, которую удобнее представить вращающейся вокруг центра.
Горизонтальная средняя линия представляет чисто активные сопротивления (X = 0) и соединяет три характерные точки – короткого замыкания (слева), полного согласования (центр) и холостого хода (справа). Она же делит диаграмму на зоны положительных (индуктивных) реактивностей (сверху) и отрицательных (емкостных) – снизу.
Рис. 5.10 иллюстрирует построение на диаграмме точки, соответствующей заданному сопротивлению (Z = (25 + j100)/50 = 0.5 + j2.0), и последующее определение модуля и фазы коэффициента отражения. Очевидно, процедуру нетрудно обратить – по модулю и фазе коэффициента отражения найти сопротивление.
Круговая диаграмма отображает также трансформацию импеданса длинной линией, причем значительно нагляднее, чем формулы (5.7)–(5.8) или графики (рис. 5.5, 5.7). При смещении вдоль линии модуль коэффициента отражения остается неизменным, а фаза меняется линейно. Соответственно отображающая точка перемещается по окружности постоянного модуля коэффициента отражения (КСВ, КБВ). Вращение по часовой стрелке соответствует смещению к генератору, против часовой стрелки – к нагрузке. Полная окружность соответствует смещению на половину длины волны. Смещение на половину окружности (четверть длины волны) преобразует нормированное сопротивление в обратную величину (численно это соответствует пересчету сопротивления в проводимость и обратно).
Внешняя окружность диаграммы часто оцифровывается не только в градусах, но и в долях длины волны. Начало отсчета для смещения принято брать в точке короткого замыкания.
Круговая диаграмма остается исключительно популярной у разработчиков СВЧ-устройств. Ее используют как наглядное средство отображения результатов в большинстве пакетов программ и измерительных приборах. Многие задачи синтеза также проще решаются на круговой диаграмме.