Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Трансформаторы в цепях согласования и сложение мощностей радиочастотных генераторов

..pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
25.95 Mб
Скачать

фазные волны напряжения и тока (при противофазном возбуж­ дении). Характеристические сопротивления по напряжению и по току в случае идентичных линий оказываются одинаковыми.

Если не оговорен характер источника сигнала: генератор на­ пряжения или генератор тока, то выбор для анализа режима возбу­ ждения волн напряжения или волн тока обычно является делом вкуса. Так как ранее (п.1.2) мы проводили анализ ТЛ, используя в схеме источник напряжения Е, то, чтобы сопоставить результаты, воспользуемся режимом возбуждения волн напряжения: синфазных и противофазных.

Согласно граничным условиям по напряжению на концах ли­ ний 1,2 фазоинвертирующего ТЛ:

1/ц-Е;

С/ю —0; Пц 0; С/го ~Укн

в соответствие ему можно поставить схему (рис. П.1.1), токи и на­ пряжения в которой могут быть найдены путем наложения (супер­ позиции) токов и напряжений в схемах (рис. П.1.2), где обозначены 2С], 2С2 - характеристические сопротивления линий при возбужде­ нии синфазных волн напряжения; 2п\, 2пг —характеристические со­ противления линий при возбуждении противофазных волн на­ пряжения.

Е/2

Е/2

Схема рис. П.1.2,а соответствует режиму возбуждения синфаз­ ных волн напряжения: провода линий 1, 2 возбуждаются синфаз­ ными источниками (генераторами) напряжения, соответственно Е12 и 17цн/2. Схема рис. П.1.2,6 соответствует режиму возбуждения про­ тивофазных волн напряжения: провода линий 1,2 возбуждаются противофазными источниками (генераторами) напряжения соответ­ ственно Е/2 и 1/цн/2.

/|<с

с

/,<„

Лоп

синфазное возбуждение противофазное возбуждение

а

б

 

Рис. П.1.2

Токи и напряжения в схеме рис. П.1.2,а, в свою очередь, могут быть найдены путем наложения (суперпозиции) токов и напряже­ ний в схемах рис. П.1.3, а токи и напряжения в схеме рис. П.1.2,6 могут быть найдены наложением (суперпозицией) токов и напря­ жений в схемах рис. П. 1.4.

Токи в схемах рис. П.1.3 и П.1.4 находятся из простых соот­ ношений для короткозамкнутых на одном конце отрезков, с учетом принятых направлений для токов и напряжений на концах отрезков линий.

Для схем рис. П.1.3:

так как

Г

-

Е ! 2

-

г

 

 

Е / 2

 

22Сс —

л

Ъ п г

 

 

^Ос = ] 2 а

 

 

12С° ~

] 2 а 1§ р ^

7 2 ° с 0 0 8 ^

0 ТКУДЗ

з т р г ’

 

 

_ ^ 2 0 с

 

и пи/ 2

. ,

т а к к а к

Щ

/2

.

12Сс - ~ ~ Т Г 7 ~

~ — г : „

/ 20с = --------- ,±!—

*

/V

------ — —---- -------------

 

 

13Ф

 

 

 

с о з р ^

у'2с 2 5111 р/?

 

; 2 с2 1еР^ ’

 

 

 

 

 

 

 

| ^ « н/ 2

/Ус

20С

/V *

Г 20 С

\ и ф

синфазное возбуждение

Рис. П.1.3

/ V п

/'.оп

411

| % , / 2

,У*У2

Рис. П.1.4

Для схем рис. П.1.4:

 

 

д / 2

 

 

 

Е/2

1\сп= — ; 'и

= Лоп 005 >

0ТКУДа

/10п=“

 

 

 

 

 

 

 

У2п,5>пр^

т”

-

тп

* ч л

так как

тп 3

/1 .

1Оп

■МГп

~ С05Р1?

у'2п1 5Шр/?

 

7Юп ~

А «вР< ’

/ К п = -

Е/2

= /зоп с°5Р<?.

откуда

/зоп = -

в п

 

п 2 з ш р г

 

У2

п 2

 

 

20п

У2

 

 

 

 

 

 

^

_

^2 0 п _

^ лн / 2

так как

=-

^

, / 2

2ГП

СО$Р^

]2п231П Р^ ’

 

 

У2 п2 1н Р^

Результирующий ток через нагрузку /«„ - ка~ / 'гос+1"гос +

+ 1 'гоп + 1 "гоп- Используя записанные выражения для составляющих тока /2о, находим:

Е/2

Цци/2

 

е / 2

Цц„/2

 

■^20 ]2й 5111р€

у2с21§р1?

у2п2зтр/?

у2п21§ Р^

 

Гга - 2 ^

V*

( г а +2„Л

 

 

р ^ 2 2с22п2 ,

АН

 

(П.1.1)

у з ш

У * 8 Р * 1 ^ ^ с2 ^ п 2 у

 

 

 

 

 

Так как

 

 

 

 

 

 

2гс2%п2

_ т у .

2 2 с2 ^ п2 _

гтг

 

7

7

_ Ж |2 ’

7 - 1 - 7

22 у

 

^с2 ~ ^ п 2

 

г с2

+ ^п2

 

 

то

>

II 1

1

1

Учитывая, что 1/Кн= 120К„, из последнего выражения находим

ЕЩ>2 (П.1.2) #Ьсозр<!(Ди+уИ'2218Р«)'

что совпадаете (1.5), (1.10).

Входной ток ТЛ: /„ = I + Г'\,с + Г]т + Г ип-

Используя выражения для составляющих тока 1\ь получаем:

Е12

 

 

и *»12

 

Е / 2

 

^ „ / 2

1и=-

у'2С|51прг

 

]2п1Щ№

у2п2 51П|3^

 

 

Е

( 2 е1- 2 пЛ

 

с/л

(

с!

4

 

лк

 

 

Так как

 

22с12п1)

узтр^ ^ 22с1-^п1

 

 

 

 

22с,2„,

 

 

22С'2п1

| ;

 

-= Щ2 ,

 

 

 

2С|+ 7 п1

'

 

^с1 —

 

 

 

 

 

то

 

 

 

 

 

 

 

 

1и =- Е

 

.

 

 

Е

 

 

^20^н

уж,,1§р/?

Щ г*т№

 

 

 

 

уй^зтрг

Подставляя (П.1.2), находим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

__ с*еР1

/ к -

 

 

22

 

 

т + У’Лн

1Т|2 3111 Р^С О ЗР^ №и

+ М 2 2

п

 

 

 

 

 

Так как 1/зшр/?соз р^ =(1§р^+с1§Р^), то последнее выражение

легко преобразуется к (1.12).

Итак, результаты, получаемые с использованием режимов воз­ буждения синфазных и противофазных волн напряжения, полно­ стью совпадают с полученными на основании уравнений связанных линий.

Используя режимы возбуждения синфазных и противофазных волн напряжения в связанных линиях, токи и напряжения в прово­ дах 1, 2 ТЛ можно также найти из схем рис. П.1.2 на основании уравнений одиночной длинной линии (см., например, [3, кн.1, п. 4.5, ф-лы (4.149)]), применяя их к каждому проводу.

Так, для схемы рис. П.1.2,я на основании уравнений длинной линии, учитывая принятые на схеме направления токов и напряже­ ний, будем иметь:

1\Сс = Лос 008Р^+^Т7Г~8тР^ 5

Ц л = ^ ™ Р < +Лосг «1Я"Р<=|;

(*)

С/д

= 720с ° оз + } Г — 8Ш р ^ ;

^с2

^2гс = ^у-созр^ + у/гос^й 8'п = 7 •

Из (*), (**) находим:

.

Е/2

У к ! 1 .

 

у2с,8тр«

уге|1еР<’

 

7

ЕП

и **<г

(П.1.3)

20с

у2й 5трг

угс2 (црг

 

Как видно из последних выражений, синфазные составляющие токов /юс, /госсвязаны соотношением: /юс//гос = 2с2/2С|.

Нетрудно убедиться, что точно так же соотносятся токи /[Гс, /ггеНапряжения при этом одинаковы по величине и совпадают по фазе.

Для схемы рис. П.1.2, б на основании уравнений длинной ли­

нии:

1\(п = / 1 0 п С О 5 р ^ - / ^ ^ 5 ш р / ? ;

У,с„ = ^ « « р г + ]1Ш2 ММП ЕК = | ;

(***)

ксп = 720п003Р^+/Т^-8'П Р^ ;

и 2Сп = - у - СО5Р ^ + / / 20п2 п 2 3'П р ^ = ^ - -

(* * * * )

Из (***)#(****) находим:

1

-

ЕП

| и **!2

"

 

у'2п,зтр^

у2п|1§р^’

г

-

 

У я „ / 2

 

 

 

( П .1 .4 )

у2п2зтр<? у2п21ёРг‘

Противофазные составляющие токов /юп, /гоп связаны соотно­ шением

^10п/^20п

Точно так же связаны токи/ип и/2<п.

Напряжения одинаковы по величине, но противоположны по фазе.

Ток через нагрузку 1цн= /20 = /20с+Лоп Подставляя (П.1.3), (П.1.4) в последнее соотношение, получаем

для 12о выражение, полностью совпадающее с (П.1.1).

Очевидно, так как напряжения и токи в проводах определяются суперпозицией (наложением) падающих и отраженных волн, то при возбуждении в связанных линиях синфазных (противофазных) волн напряжения амплитуды возникающих при этом падающих и отра­ женных волн токов оказываются обратно пропорциональными со­ ответствующим характеристическим сопротивлениям.

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ТОКОВ В ПРОВОДАХ ФАЗОИНВЕРТИРУЮЩЕГО ТЛ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЕГО ЭКВИВАЛЕНТНОЙ СХЕМЫ

Как показано в приложении 1, токи в проводах 1, 2 фазоинвер­ тирующего ТЛ могут быть представлены в виде суперпозиции син­ фазных и противофазных составляющих. Используя эквивалент­ ную схему фазоинвертирующего ТЛ (см. рис. 1.5), токи в проводах можно представить с выделением в них составляющих, соответст­ вующих продольным индуктивностям 1Прь ^пр2>шунтирующим со­ ответственно источник сигнала Е и нагрузку 7?н.

Для рассмотрения представим эквивалентную схему фазоин­ вертирующего ТЛ, как на рис. П.2.1, где отражен факт противофазности входного Е и выходного С/Л|| напряжений (см. [3, кн. 2, п. 4.16.2, с. 286]).

Подобная схема приведена на рис. 1.14,а

Согласно эквивалентной схеме (рис. П.2Л) токи продольных индуктивностей у источника Е и у нагрузки Кпсоответствуют вход­ ным токам короткозамкнутых отрезков линий:

Лф1

= /кз. соз Р^;

(П.2.1а)

Лф2

V О

(П.2.16)

= /«32 003 1

УДс2

Токи продольных индуктивностей в сечении X от короткозамк­ нутого конца определяются соотношениями:

ЯсозрЛГ

/пр1ДГ—/кз1 соз Р^ .„

»

 

(П.2.2)

С/я созВХ

кр2Х~ /кз2 СОЗ РАГ=——

.

Обратим внимание, что токи /К3|, / к32 в (П.2.1), (П.2.2) соответ­ ствуют (1 .2 2 ).

Токи на концах отрезка линии с волновым (характеристиче­ ским) сопротивлением IV^ определяются следующими соотноше­ ниями:

Г/Л

1\ = 1\е- /пР1 = - /2 соз - у— - з т Р^ =

(П.2.3а)

= - (/«„ + /пР2) соз р^ - у——зтр^;

^2

 

к - /л„ + /пР2 = - 1\ СОЗ р^ +У-^-51П$2 =

(П.2.36)

^ 12

= - (1у - /Пр|) соз Р^+ у - ~ з т р /.

"12

Правые части (П.2.3) записаны на основании уравнения для то­ ка в длинной линии (см., например, (3, кн. 1, п. 4.15, ур-е (4.149а)]) с учетом принятых на рис. П.2.1 направлений токов и напряжений. Напомним, что 1Ни= /2о, 1/ци= ~ к(Дн-

Ток в сечении X отрезка линии с волновым (характеристиче­ ским) сопротивлением соответственно от нагрузки К„ в сторону источника Е и, наоборот, от источника Е в сторону нагрузки Кн:

Ех~ ~

Щ

(П.2.4а)

+ /пР2) соз рХ-у— ^ п р * ;

 

Щ2

 

/2Д'= -

(1у - /пр.) СОЗ р Х + у -1 -зт р Л Г .

(П.2.46)

 

Щл

 

Обратим внимание, что (П.2.4а) соответствует (1.23).

При Х= I (П. 2.4) определяют токи /|, /2 (см. П. 2.3) на концах отрезка линии с волновым (характеристическим) сопротивлением Г,2 (рис. П.2.1).

Если расстояние X отсчитывать в одном направлении, то в од­ ном из уравнений (П.2.4) следует вместо X считать (7 - X). В этом

случае, очевидно, должно быть:

 

 

1\хЕу-.V) или 1\у-х) Ех-

(П.2.5)

Действительно,

принимая вместо

X, например, в

(П. 2.46)

(^ -X), получаем:

 

 

 

Еу-х)= ~

~/прО соз Р(^ —X) +у——51ПР —X) =

 

 

т12

 

 

Е .

 

~ У \ С

- *пр1 )С 0 3 Р ^ + у —

З Ш Р ^ СОЗ рЛГ-

 

 

щ12

 

 

. Е Уи -^пр^^пР^+У— С05Р^ 31ПРЛГ.

т12

Учитывая (П.2.3а) для (1и -7ПР|) и принимая согласно (1.11)

Е = -I/к

( ж ,

 

 

 

——созр7+у—^-З1пр

пн

т

г

■' р

г

 

4^22

 

Лн

 

после несложных преобразований, учитывая также, что

V,

Ка ■=Е=Е20,

убеждаемся в справедливости (П.2.5).