1. Режим бегущей волны.
Rн = л
В данном случае линия полностью согласована с нагрузкой, вся мощность, поступающая от генератора в линию, передается в нагрузку, отраженная волна отсутствует. Ток и напряжение в линии находится в фазе и их амплитуды вдоль линии постоянны, и изменяются только по синусоидальному закону. С изменением времени кривая распределения напряжения перемещается - "бежит" вдоль линии от ее начала к ее концу.
Такой режим является идеальным и на практике не достижим.
2. Промежуточный режим.
Rн л
В данном случае сопротивление нагрузки имеет реактивную составляющую. В радиоволноводе возникает отраженная волна, и часть мощности от нагрузки возвращается к генератору. В результате взаимодействия падающей и отраженной волны амплитуда напряжения и тока по длине волновода становится не равномерной (рис.11).
Для определения стенки отражения наибольшее применение нашли такие величины как:
КСВН - коэффициент стоячей волны по напряжению;
КБВ - коэффициент бегущей волны.
Из формул видно, если Rн л то значение Umin Umax, и при идеальных условиях Rн= л; Umax=Umin КБВ=1 и КСВН=1.
Изменение КБВ и КСВН в волноводе в зависимости от степени
согласования с нагрузкой выражается графиком:
3. Режим стоячей волны.
линия замкнута Rн=0;
линия разомкнута Rн бесконечность.
В данном случае линия нагружена только на реактивное сопротивление, следовательно, перенос мощности отсутствует, т.к. падающая волна полностью отражается. В результате сложения падающей и отраженной волн в линии устанавливается так называемые "стоячие волны".
В данном случае имеют место узлы и пучности амплитуд напряженности электрического поля.
Пучности - места с максимальной амплитудой, узлы - с минимальной.
На практике считается, что волновод:
хорошо согласован с нагрузкой, когда КСВН<1.05;
удовлетворительно согласован, когда 1.2< КСВН<2;
не согласован, когда КСВН>5.
Т.о. при конструировании техники СВЧ обязательно учитывается все основные параметры и характеристики линий передачи.
Глава III Элементы свч трактов радиоаппаратуры.
3.1. Особенности построения техники свч.
К СВЧ диапазону относят область частот от 300 МГц - 300 ГГц, т.е. дециметровые сантиметровые и миллиметровые длины волн.
С каждым годом возрастает объем передаваемой информации (количество передаваемой информации увеличивается в два раза каждые 6-7 лет), поэтому системы связи должны постоянно совершенствоваться. Т.к. СВЧ диапазон является самым большим по информационной емкости, поэтому техника СВЧ связи находит все большее применение, но и здесь есть специфические особенности, к которым относится:
Размеры СВЧ антенны существенно больше длины волны, поэтому можно получить остро направленные антенны. Высокая направленность антенн позволяет во много раз повысить помехоустойчивость радиосистем, разрешающую способность, точность определения координат.
В СВЧ диапазоне длина волны становится соизмеримой с размерами элементов цепей, проводников и т.д. В результате этого в радиотехнических схемах за счет излучения происходит увеличение потерь, возникают нежелательные и обычно не контролируемые связи между элементами схем. Поэтому, при переходе к СВЧ диапазоны конструкции элементов схем должны быть изменены так, чтобы ЭМП их полностью находились в замкнутых металлических объемах.
По мере увеличения частоты затрудняется применение элементов радиотехнических схем: конденсаторов, катушек индуктивности, резисторов. Так, например емкостная проводимость между витками катушки индуктивности становится в СВЧ диапазоне настолько большой, что катушка представляет собой последовательность соединенных контуров, а не чистую индуктивность.
СВЧ энергия распространяется в основном вне проводников, которые либо ограничивают пространство, где располагается энергия (волноводы, коаксиальные линии), либо задают направление распространения энергии (проводники двух проводных линий, однопроводные линии передачи (ОЛП)).
Для решения этих проблем необходимы более совершенные приборы.
3.2. Лампа бегущей волны.
ЛБВ - электронно-вакуумный прибор СВЧ диапазона, работа которого основана на длительном взаимодействии электронного потока поля усиливаемого сигнала, движущихся вдоль однородной замедляющей системы.