Антенны_конспект

Матрицы рассеяния [S] и волновые матрицы передачи взаимно перемножаются (самостоятельно).

в). Матрицы сопротивлений и проводимостей.

Определяются как в классической теории только вместо напряжений и токов

используются нормированные волны & и & , поэтому матрицы являются

U[ Вт] i[ Вт]

безразмерными.

i&1 = i&1пад + i&1отр и т.д.

(нормированные) остальные – взаимные.

сложная в первую очередь из-за того что в матрицах сопротивлений ( проводимостей)

4.2. Основные свойства четырехполюсников.

а). Взаимность (следствие теоремы электродинамики).

Если некоторая ЭДС в цепи первого входа вызывает во втором (замкнутом) электрический ток, то при перемещении ЭДС на второй вход в первом появится такой

101

Взаимность пассивного устройства следствие отсутствия в его структуре подмагниченных ферритов или плазмы.

в). Реактивность (без потерь).

Если четырехполюсник не содержит диссипативных элементов, т.е. суммы мощностей падающих и отраженных волн равны, он является реактивным.

Свойство матриц: [a]=[b]·[c], [a]t =[c]t[b]t .

Матрица рассеяния четырехполюсника без потерь унитарна.

S 12 S11 + S 22 S21 = 0 сечений входов ( но не числовые значения фаз).

г). Пассивные и активные.

Если четырехполюсник не содержит в своей структуре источников энергии, он называется пассивным.

Унитарной является матрица рассеяния только пассивного четырехполюсника без потерь.

4.3. Матрицы многополюсников.

102

б). Преобразование матрицы при нагрузке одного из входов.

k

ГK 2n

Если один из входов нагрузить на нагрузку с коэффициентом отражения Г, то этот вход исключается из рассмотрения, а порядок матрицы уменьшается на единицу и она преобразуется в следующей последовательности:

Если известен ГК то из [S] вычеркиваются строка и столбец с номером k. оставшиеся элементы преобразуются по следующему правилу:

в). Перенумерация выходов.

Если поменять номера входов 2n-полюсника то матрица рассеяния преобразуется по правилу:

[S ′] = [N ]t ×[S ]×[N ], где [N ] - матрица перенумераций квадратная.

104

5.Элементы трактов.

5.1Элементы коаксиальных трактов.

а). Крепления внутреннего проводника коаксиальных волноводов.

Для трактов средней мощности используют диэлектрические шайбы.

Скомпенсированные. Полного согласования нет, так как поле 1 больше поля 2. Недостатки:

1.большое затухание.

2.узкополосность.

Для повышения электрической прочности (уменьшения вероятности пробоя по поверхности диэлектрика) используют шайбы с концентрическими канавками.

В очень мощных трактах используют металлические изоляторы – жесткие параллельные короткозамкнутые шлейфы λв / 4 .

105

Zвхλ / 4КЗ = ∞ т.е такой шлейф не шунтирует тракт.

Недостаток - узкополосность Достоинства – жесткий и прочный.

λ / 4

КЗ

Для повышения широкополосности используют λ / 2 трансформатор, понижающий волновое сопротивление. Регулируя волновое сопротивление λ / 2 трансформатора можно добиться согласования на 3 частотах, что расширяет полосу.

Используют прямые и угловые изоляторы.

б). Шлейфы.

Различают параллельные и последовательные шлейфы.

КЗ.

ХХ.

Эквивалентная схема:

106

Величина и знак Хшл зависят от lшл и волнового сопротивления. Последовательные бывают по внутреннему и внешнему проводнику КЗ и ХХ.

в). Вращающиеся сочленения.

Устройство предназначенное для вращения одной части тракта относительно другой без изменения электрических свойств.

Используются волноводы и типы колебаний с осевой симметрией.

Контактные волноводные соединения.

Волна типа Т является симметричной и ее можно использовать в волноводных соединениях.

Устройство простое по конструкции, но очень трудно обеспечить требуемую чистоту обработки. Как правило происходит модуляция волнового сопротивления.

Обычно используют бесконтактные волноводные соединения, в которых используются свойства шлейфов. Основная идея заключается в переносе точек контактов в узлы токов.

107

Недостаток – узкополосность.

Для увеличения широкополосности и уменьшения отражений С и С' разносят на λ /4 (отраженные от стыков волны компенсируют друг друга).

Подбирают волновые сопротивления:

ρ2 P ρ1 P ρ0 , ρ4 P ρ3 P ρ0 ;

При проектировании всегда учитывают возможность возбуждения высших типов

волн.

г). Бесконечные поршни.

Предназначены для обеспечения К.З. в перестраиваемых шлейфах и т.д.. Непосредственный электрический контакт при подпружинивании -

д). Согласованные нагрузки.

108

138 lg D = ρ0 / 5 d

Эта широкополоснее. Предназначены для поглощения мощности передаваемой по линии передачи.

Используют как эквиваленты антенн для исключения выхода в эфир, для измерений и т.д.

Они различаются по конструкции в зависимости от мощности, требуемого k (коэффициент бегущей волны) допустимых габаритов.

е).Разъемы предназначены для соединения отдельных отрезков коаксиальных волноводов и кабелей. Их разработано большое количество для различных диаметров линий, пропускаемых мощностей, условий работы ( герметичные, водонепроницаемые, измерительные и т.д. ГОСТ 20265-83г ) согласование сильно зависит от способа заделки кабеля.

5.2. Элементы волноводных трактов.

а). Коаксиально-волноводные переходы.

Основная проблема согласование низкоомной коаксиальной линии ( ρ ≈ 50-100 Ом) с высокоомным волноводом ( ρ ≈ 500-2000 Ом).

Достоинство – простота.

Недостаток- узкополосность (5-7 %), малая электрическая прочность.

С крестообразным стержнем. Он более широкополосен ( ≈ 10 − 15 %) электрически прочен. Недостаток – не перестраивается.

Пуговичный f ≈ 20 %. Электрически еще более прочен.

f 0

В измерительной технике, когда требуется отбор малого уровня мощности, а согласование не играет решающего значения - используют петли.

109

Петля перпендикулярная силовым линиям поля НR . Достоинство – высокая электрическая прочность. Недостаток – узкополосность.

Аналогичные устройства используются для возбуждения Н11 в круглом волноводе.

б). Диафрагмы и штыри.

Диафрагма – тонкая металлическая пластинка в поперечной плоскости волновода. При деформации появляется реактивная составляющая поля. В зависимости от конфигурации преобладает электрическое или магнитное поле.

Существуют формулы и для нессиметричных.

Первые используются для согласования, резонансные для построения разрядников, фильтров и т.д.

110