Построение графика распределения амплитуды




Задание

 

Необходимо обеспечить подключение линии передачи к нагрузке сопротивлением так, чтобы на частоте f0 линия передачи была согласована с нагрузкой. Выбрать метод согласования, рассчитать согласующее устройство и место его включения в ЛП. Определить частотный диапазон согласованного режима работы, в котором коэффициент бегущей волны не менее 0,8 (КБВ>0,8). Определить максимальную допустимую мощность, передаваемую в нагрузку и КПД линии на частоте f0 и границах диапазона.

Построить:

1) Графики зависимостей амплитуды напряжения (напряженности эл. поля) от координаты (в ЛП и согласующем устройстве) для частоты f0 и частот границ диапазона.

2) Частотные зависимости коэффициентов бегущей и стоячей волн: KБВ(f), KСВ(f).

 

Таблица 1

№ варианта 1–15 16–30
Тип линии передачи Коаксиальная РК 75–2.5–31 Двухпроводная РД 50–0.87–21
Длина, м    

 

Таблица 2

№ варианта 1–3 4–6 7–9 10–12 13–15 16–18 19–21 22–24 25–27 28–30
Сопротивление нагрузки , Ом 40+4i 42–10i 60+30i 75+50i 50+20i     10+5i 75–50i 40–4i

 


Таблица 3

№ варианта 1,4,7,10,13,16,19,22,25,28 2,5,8,11,14,17,20,23, 26,29 3,6,9,12,15,18,21,24, 27,30
Рабочая частота f0, МГц      

 

 


Введение

 

Линией передачи (ЛП) называют устройство, ограничивающее область распространения электромагнитных колебаний и направляющее поток электромагнитной энергии к нагрузке. ЛП используют для передачи мощности от генераторов к потребителям, для образования резонансных систем – объемных резонаторов и колебательных контуров с распределенными параметрами, для трансформации полных сопротивлений нагрузок.

В радиосистемах используются различные линии передачи. Выбор конкретного типа ЛП определяется назначением и параметрами радиосистемы, условиями ее работы и решающим образом зависит от используемого диапазона длин волн и передаваемой мощности. Наиболее распространенные типы линий передачи для различных диапазонов волн представлены в таблице 1.

 

Таблица 1

Линии передачи СВЧ
Проволочные Радиочастотные Волноводы Открытого типа
Двухпроводные многопроводные коаксиальные симметричные коаксиальные прямоугольные круглые со спец. сечением полосковые и микрополосковые поверхностных волн диэлектрические лучевые волноводы волоконно-оптические
Гектометровые, метровые и дециметровые волны Дециметровые, сантиметровые и миллиметровые волны Метровые, дециметровые и сантиметровые волны Миллиметровые волны и волны оптического диапазона
                         

 


Расчет

 

Вначале вычислим коэффициент отражения от нагрузки

 

 

Далее вычислим коэффициент стоячей волны в ЛП между нагрузкой и трансформатором

 

 

Максимальная мощность в двухпроводной ЛП

Максимальная мощность в нагрузке

 

 

Максимально действующее напряжение стоячей или бегущей волны

 

 

Зависимость коэффициента отражения от расстояния l до нагрузки имеет вид

 

 

где – коэффициент отражения нагрузки в сечении


 

Требуется определить такое значение электрической длины линии , при которой сопротивление будет действовать, в этом случае возможно согласование при помощи – трансформатора.

Из последнего выражения получим

 

 

только в этом случае сопротивление будет действительным

 

 

Решением уравнения является корень

Тогда

Выбираем наименьшее значение и вычисляем расстояние, на котором должен быть включен трансформатор

 

 


Определим сопротивление нагрузки четвертьволнового трансформатора и проверим, действительно ли оно. Сопротивление найдем через коэффициент отражения

 

 

Также проверим по формуле

 

 

Вычислим волновое сопротивление ЛП четвертьволнового трансформатора для согласования генератора с внутренним активным сопротивлением с произвольной нагрузкой

 

 

Вычислим коэффициент отражения от трансформатора

 

Построение графика распределения амплитуды

 

В ЛП между трансформатором и нагрузкой напряжение определяется так

 


График строим для случая максимальной мощности

 

 

 

В трансформаторе напряжение определяется по формуле

 

 

Для случая максимальной мощности имеем

 

 

 

Тогда график будет иметь вид

 


 

Вычислим КПД линии на частоте , при которой коэффициент затухания

 

 

Pвх – мощность выделенная в нагрузке, PГ – мощность падающей волны, отдаваемой генератором в ЛП.

 


Вывод

 

В ходе данной работы мы обеспечивали согласованное подключение ЛП к нагрузке с заданным сопротивлением. В качестве согласующего устройства выбран четвертьволновый трансформатор, рассчитано сопротивление трансформатора и место включения его в линию передачи. Определена максимально допустимая мощность в нагрузке и КПД линии на заданной частоте. В ходе работы построены графики зависимостей амплитуды напряжения от координаты, коэффициента бегущей волны от длины волны KБВ(λ).

 


Список литературы

 

1) В.В. Никольский, Т.И. Никольская, Электродинамика и распространение радиоволн: Учеб. пособие для вузов. – М.: Наука, 1989. – 544 с.

2) Д.М. Сазонов, Антенны и устройства СВЧ: Учеб. для радиотехнич. спец. вузов. – М.: Высшая школа, 1988. – 432 с.: ил.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2020-04-01 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: