5 2) Волновое сопротивление коаксиальной линии.

Волновое сопротивление можно выразить через погонную емкость:

53) Обеспечение одноволнового режима работы коаксиальной линии. 1) Во всей полосе частот, занимаемой сигналом, передача мощности вдоль линии должна осуществляться бегущими волнами только одного типа (называемого рабочим). В самом деле, сигналы, передаваемые волнами различных типов, переносились бы вдоль линии с различными групповыми скоростями и вместо одновременного поступления в точку приема имели бы сдвиг во времени, что привело бы к искажению суммарного сигнала. 2) Линия передачи должна пропускать необходимую мощность без пробоя. 3) При большой длине линии передачи затухание волн в ней должно быть минимальным. 4) Размеры поперечного сечения и масса линии должны быть минимальными.

5 4) Полосковые линии передачи. Типы линий. Структура полей основной волны. Структура токов проводимости на стенках линии. Полосковая линия – направляющая система открытого типа, состоящ. из двух или более изолированных друг от друга проводящих полос. Типы линий: 1) симметричная полосковая линия, 2) нессиметричная полосковая линия, 3)микрополосковая линия, 4) щелевая полосковая линия Структура полей основной волны. Структура токов проводимости на стенках линии (на примере симметричной полосковой линии).

С ПЛ Структура СПЛ

5 5) Волновое сопротивление полосковых линий. Обеспечение одноволнового режима работы таких линий. Волновое сопротивление полосковых линий. Обеспечение одноволнового режима работы таких линий.

5 6) Линии поверхностных (медленных) волн. Простейшие диэлектрические волноводы: конструкция, принцип действия. Линии поверхностных (медленных) волн. Простейшие диэлектрические волноводы: конструкция, принцип действия.

5 7) Линии передачи оптического диапазона. Световоды: типы световодов, основные параметры. Типы световодов. 1) пленочные (рис. 1), 2) волоконные (рис. 2)

Основные параметры. 1) Световоды обладают большой пропускной способностью (многоканальностью). 2) Световоды не подвержены воздействию внешних ЭМП (наводки, молнии и т.д.). 3) Малогабаритны (вес и масса малы). 4) Отсутствие металлических проводников, нет металла дорогостоящего рис. 1 рис. 2 (медь, серебро, золото).

58) Потери в линиях передачи. Определение потерь в диэлектрическом заполнении и в металлических проводниках. Потери в метеаллических проводниках зависят от частоты сигнала, вследствие уменьшения толщины скин-слоя и соответственного уменьшения проводимости. Использование в кабелях высококачественной меди в слое покрытия центрального проводника или для всего центрального проводника позволяет снизить общее затухание в кабеле. Потери в диэлектрике тоже зависят от частоты сигнала. Мощность потерь в диэлектрике расходуется на переориентацию молекул диэлектрика в ВЧ-поле. С увеличением диэлектрической проницаемости материала мощность потерь также растет. Применение в качестве диэлектрика физически вспененного полиэтилена позволяет снизить величину потерь в диэлектрике.

5 9 . Объемные резонаторы. Вывод формулы для резонансной частоты произвольного объема. Параметры резонаторов, эквивалентные схемы. На низких частотах в качестве колеб контура (резонатора) широко применяется параллельное соединение сосредоточенных индуктивности и емкости. Колеб процесс в такой системе возникает, как известно, в результате непрерывного обмена энергией между электрическим полем, сосредотачивающимся в конденсаторе, и магнитным полем, сосредотачивающимся в индуктивности.В изолированном от внешнего пространства объеме, заполненной средой без потерь, незатухающий колеб процесс. Подобные резонансные системы получили название объемных резонаторов. Простейшие типы объемных резонаторов представляет собой часть пространства, ограниченную со всех сторон металлической оболочкой. Бывают закрытые и открытые объемные резонаторы. Если в объеме V0 произвольного резонатора тепловые потери = 0, и обмен энергией между внешним и внутренним V0 полностью отсутствует, то уравнение баланса dw/dt=Pст. получаем :

Р езонансная частота резонатора зависит от структуры полей в резонаторе, его формы и размеров.

6 0. Резонаторы в виде короткозамкнутых или разомкнутых отрезков линии передачи. Резонансная длина волны. Классификация колебаний.Рассмотрим отрезок направляющей системы в которой возбуждена волна одного типа. Коэффициент отражения от металлической поверхности вектора напряжённости = -1, то комплексная амплитуда этой составляющей в произвольном сечении рассматриваемого отрезка линии передач определяется выражением : Длина объемного резонатора равна целому числу полуволн колебания, распространяющегося в линии: l=p(Λ/2) p=1,2,3… найдем резонансную длину волны резонатора:

λ=1/sqrt((p/2l)^2 + (1/λкр^2))

классификация колебаний: всегда существуют поперечные составляющие электромагнитного поля,образующиеся в 0 на короткозамкнутых пластинках . у волн Н и ТЕМ – типа это выполняется всегда. При λ=λкр^Emn поперечные составляющие вектора напряженности электрического поля равны 0 любом сечении линии передачи. При λ0=λкр^Emn короткозамыкающие пластины можно вводить в произвольные сечения линии с волной Emn т.е резонансная частота такого резонатора не зависит от его длины. У колебаний Emnр Р ≥0, тогда как у волн Нmnр, ТЕМр всегда р≥1.

6 1. Четверть- и полу- волновой коаксиальные резонаторы . Конструкция, Резонансная длина волны . Структура полей. Возбуждение и перестройка по частоте. Это отрезок коаксиальной линии, замкнутый с обоих концов проводящими пластинами. У волны ТЕМ λкр→∞, то резонансная длина волны ТЕМр равна λ0р =2L/р

Структура поля :

Коаксиальные резонаторы широко применяют в качестве волномеров, колебательных контуров в радио передающих устройствах, фильтрах.

Ч етвертьволновый коаксиальный резонатор.

Ширина зазора выбирается значительно меньше длины волны, что обеспечивает повышенную концентрацию электрического поля в зазоре, т.е зазор эквивалентен конденсатору, подключенному к линии.

Резонанс возможен только если в данной системе входное сопротивление короткозамкнутого отрезка h имеет индуктивный характер в точках присоединения к С. Это возможно только при h<λ0/4.добротность резонаторов с емкостной нагрузкой несколько ниже, чем у полуволнового резонатора.

6 2. . Прямоугольный объемный резонатор. Резонансная частота: ,В данном случае с – скорость света которую можно выразить как .a,b,l –геометрические параметры резонатора. Резонансная длина волны .Низшие типы - Н101, Н011 или Е110. В таких резонаторах могут существовать колебания типа Е, у которых Hz = 0, и колебания типа Н, у которых Ег = 0. Основным типом колебаний в прямоугольном резонаторе, имеющим минимальную резонансную частоту, в зависимости от соотношения размеров а, b, и l могут быть Н101, Н011 или Е110. Например, при b <а и, b < l основным типом колебаний является Н101, картина силовых линий поля которого изображена на рис, а составляющие векторов поля описываются выражениями:

С — произвольный амплитудный множитель.Подстройка по частоте осуществляется путем изменения размеров резонатора, т.е настраивается на другую резонансную частоту.

Собственная добротность достигает десятки тысяч в сантиметровом диапазоне волн.

6 3. Цилиндрический объемный резонатор. Отрезок круглого волновода, замкнутый с обоих концов проводящими пластинами. Резонансная длина волны: Emnp (p≥0) Hmnp (p≥1)

Р езонансная длина волны колебания Е010 не зависит от длины резонатора, т.к р=0.

Собственная добротность резонатора с волной Н011 достигают сотен тысяч.

6 4.Полосковые резонаторы.

65.Возбуждение волн в линиях передачи и колебаний в объемных резонаторах. Трансформаторы типов волн На практике для ввода или вывода энергии из волновода используют достаточно малые элементы, содержащие электрический или магнитный вибратор. Электрический вибратор будет принимать энергию электромагнитного поля из волновода и передавать ее в коаксиальную линию, если электромагнитная волна, распространяющиеся в волноводе,будет вызывать в нем ток. Для получения наибольшего тока вибратор следует поместить в пучность электрического поля волны в волноводе параллельно линиям вектора Е. Аналогично наибольшая связь рамки с полем волны в волноводе будет в случае наведения в ней полем волны максимальной ЭДС. Классификация возбуждений :1) Возбуждение с помощью электрического вибратора 2) Возбуждение с помощью малой рамки 3) Возбуждение с помощью отверстием связи 66.Направленные ответвители. Это четырехплечное устройство, или восьмиполюсник, обладающий следующим свойством: при подаче мощности в любое плечо(в плечо 1) она не поступает в одно из выходных плеч (плечо 3) и делится между двумя плечами (плечи 2 и 4). Коэффициент деления мощности между выходными плечами зависит от конструкции ответвителя. Коэффициент связи К двухдырочного направленного ответвителя зависит от размеров и формы отверстий, и его можно определить, используя результаты расчета переходного затухания одиночного отверстия в общей стенке волноводов.