Уменьшение широкополосности передающего тракта. Входное сопротивление несогласованной линии на основании (4.42) определяется выражением

2вх = в(1 + Г1 е-2Р0/(1-1Г1не-2Р0- (6.14)

Анализируя (6.14), нетрудно убедиться в следующем: чем больше коэффициент отражения, тем больше пределы изменения Zbx, а следовательно, больше частотная чувствительность СВЧ тракта и уже его полоса; чем длиннее линия, тем больше скорость изменения фазового угла коэффициента отражения, поскольку с учетом (4.28) имеем

9 = 2pZ-f9B = 4Z y,p-f9H.

Изменение фазового угла с частотой приводит к изменению входного сопротивления линии, что, как и в предыдущем случае, приводит к сужению полосы рабочих частот линии передачи.

Для получения согласования произвольной, нагрузки Zh с линией передачи вблизи от нагрузки должен быть включен согласующий четырехполюсник (рис. 6.12), являющийся трансформа-

Рис. 6.12. Согласующий четырехполюсник в тракте СВЧ, натруженвом на юроизвольную нагрузку

тором полных сопротивлений. Назначением этого четырехполюсника является преобразование сопротивления Z22=Zh в сопротивление Zii = Zb, т. е. обеспечение режима бегущей волны.

Рассмотрим наиболее распространенные методы согласования.

1. Метод создания дополнительных отражений, суммарная амплитуда которых 6 отр равна амплитуде отраженной волны от согласуемого устройства U oip, а фаза отличается на il80°. При этом условии общее отражение f/oTp=foTp-f/ oTp=0.

Согласование методом дополнительных отражений невозможно, если сопротивление нагрузки чисто реактивно (zh=iX), равно нулю (Zh=0) либо равно бесконечности(Zh= со).

Устройства, с помощью которых реализуется этот метод, называются согласующими трансформаторами.

<2. Метод неоднородного заполнения [11], заключающийся в заполнении согласуемого волноводного устройства неоднородной средой с малыми потерями. Закон изменения 8 и р, заполняющей среды соответствует характеру изменения параметров согласуемой неоднородности. Метод применим для ограниченного числа СВЧ устройств - изгибов, переходов, скачкообразного изменения сечения волноводов.

3. Метод поглощения отраженной волны основан на включении перед согласуемым устройством поглощающего четырехполюсника, не вносящего дополнительных отражений. Для примера

рассмотрим действие поглощающего четырехполюсника, общее затухание которого составляет 14 дБ. В наиболее критичном случае, когда вся мощность отражается от нагрузки, ко входу четырехполюсника она подойдет ослабленная в 626 раз. Следовательно, модуль коэффициента отражения составит Г=0,04, что соответствует максимальному значению Kci на входе согласующего устройства 1,08. Пример рассматривался в предположении, что четырехполюсник был взаимным, т. е. ослабление его не зависело от направления движения энергии. Такой способ согласования применим в том случае, когда потери мощности в тракте не играют решающей роли. Лучшие с энергетической точки зрения результаты дает использование в качестве согласующих устройств невзаимных ослабителей (например, ферритовых вентилей), у которых ослабление волны, распространяющейся в прямом направлений, во много раз меньше, чем для волны, распространяющейся в обратном направлении.

4. Метод плавных переходов основан на использовании для согласования волновых сопротивлений двух линий Zj и Zg отрезка нерегулярной линии передачи, размеры поперечного сечения которой и волновое сопротивление изменяются постоянно (плавно) вдоль ее длины.

В энергетическом отношении предпочтительным являются первый и четвертый методы согласования, позволяющие создать устройства, обладающие свойствами идеального трансформатора (без внесения активных потерь).

Третий метод согласования имеет преимущества в тех случаях, когда нагрузка имеет переменный характер либо когда сопротивление нагрузки трудно определить.

6.6. СОГЛАСУЮЩИЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ С КОМПЕНСИРУЮЩЕЙ РЕАКТИВНОСТЬЮ

Принцип действия трансформатора с компенсирующей реактивностью иллюстрируется рис. 6.13.

гвнвртор

г Иомпвнси-

JJufiUR передачи

Режим Овгущвй волны

Режим смешанных волн

Назрузна

РаопреОеление поля в линии

Рж. 6.13. Пояснение принципа юогласоваиия с по.мощью компенсирующей реак-

.тивиости

iB этом трансформаторе рис. 6.114 роль согласующего элемента сводится только к компенсации реактивной составляющей входного сопротивления в том сечении линии, где активная составляющая входного сопротивления равна волновому сопротивлению линии. Слева от реактивности (в сторону к генератору) в линии устанавливается режим бегущей волны, оправа от реактивности (в 6i

сторону к нагрузке) в линии сохраняется режим смешанных волн.

Для решения -задач согласова- 2бх=2б ния широко пользуются круговыми диаграммами лоля-ых сопротив-ле- о- нии и проводимостей рис. 6.15, которые позволяют заменить довольно трудоемкие аналитические мстоды простыми графическими методами решения.

Пусть точка А на диаграмме рис. 6.15 соответствует измеренной нормированной полной проводимости нагрузки. Сместимся по

Рис. 6.14. Принцип устройства согла1суюЩего трансформатора с компеноирующей реактивностью

, к гвиврвтору в >< ]{ ийърузие

o,z8 -1-\--го,гг

0,Z6 0,Zlt

Рис. €.15. Пример .использования круговой диаграммы для определения места включения -и величины компенаирующей реактивности .при согл-асовании:

перемещение вдоль линии от Л до Б;---- изменение реактивности