Теоретичні відомості. ЕМХ – електромагнітна хвиля

СПИСОК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ

НВЧ – надвисокі частоти.

ЕМХ – електромагнітна хвиля.

КЗ – коротке замикання.

КСХН – коефіцієнт стоячої хвилі за напругою.

КБХ – коефіцієнт біжучої хвилі.

СВ – спрямований відгалужувач.

ДС – детекторна секція.

ВСТУП

У наш час у зв’язку з інтенсивним розвитком телекомунікаційних систем супутникового та мобільного зв’язку особливого значення набуває розробка, удосконалення й правильна експлуатація різноманітної техніки НВЧ діапазону, яка є невід’ємною частиною означеного класу систем. Ці обставини зумовлюють нагальну необхідність підвищення рівня підготовки фахівців-радіофізиків у галузі теорії й техніки НВЧ діапазону.

Оскільки в багатьох випадках НВЧ радіотехнічні системи не можуть бути точно розраховані, важливу роль відіграє лабораторний практикум, у ході якого студенти можуть вивчити основні параметри й характеристики базових елементів НВЧ техніки, отримати навики експериментального дослідження й опрацювання НВЧ обладнання. НВЧ вимірювання являють собою специфічний клас радіотехнічних вимірювань, що не мають аналогів у курсах традиційних засобів радіофізики.

Л а б о р а т о р н а р о б о т а 1

СПРЯМОВАНІ ВІДГАЛУЖУВАЧІ НВЧ

Мета роботи: ознайомлення з типами і конструкцією хвилевідних спрямованих відгалужувачів та методами розрахунку та експериментального визначення власних параметрів багатополюсників НВЧ.

Теоретичні відомості

Спрямовані відгалужувачі НВЧ (СВ) належать до широкого класу пристроїв, що називаються багатополюсниками НВЧ. Багатополюсник НВЧ можна уявити у вигляді замкнутого об’єму з декількома виводами, які виконані з відрізків однорідних ліній передачі, причому в них може розповсюджуватися тільки один тип хвилі. Узагалі, у кожній лінії, підведеній до багатополюсника (вони ще називаються плечима), існують дві хвилі: падаюча, що розповсюджується в напрямку від генератора до навантаження, і відбита, яка розповсюджується у зворотному напрямку. У пасивних плечах багатополюсника, за визначенням, падаючі хвилі розповсюджуються до багатополюсника, а відбиті – від нього. Тому кожне плече багатополюсника може бути охарактеризоване відношенням комплексних амплітуд відбитої і падаючої хвиль, тобто коефіцієнтом відбиття. Іншою важливою характеристикою багатополюсника є рівень зв’язку між окремими плечима багатополюсника. Він визначається відношенням комплексних амплітуд хвиль у відповідних плечах, і називається коефіцієнтом передачі.

Точний аналіз багатополюсників НВЧ, який базується на методах теорії кіл і теорії електромагнітного поля, свідчить, що всі властивості багатополюсника можуть бути описані, якщо відомі падаючі і відбиті хвилі в його плечах, тобто якщо відомі всі коефіцієнти відбиття і передачі. Сукупність усіх коефіцієнтів відбиття і передачі, розташованих у вигляді прямокутної таблиці, називається матрицею розсіювання багатополюсника НВЧ.

Спрямований відгалужувач НВЧ є восьмиполюсником, тобто має чотири вихідні лінії (плеча). Матриця розсіювання восьмиполюсника має вигляд таблиці з 16 коефіцієнтами і складається з 4 рядків і 4 стовпців:

. (1.1)

Елемент матриці (1.1) вигляду , що стоїть на перетині р -го стовпця і р -го ряд-ка, є коефіцієнт відбиття в р -м плечі, за умови що всі інші плечі узгоджені. Елемент вигляду , що стоїть на перетині р -го рядка і q -го стовпця, є коефіцієнт передачі за напругою з q -го плеча р- те за тих самих умов. Отже,

(1.2)

де i – комплексні амплітуди падаючої і відбитої хвиль.

Ідеальним спрямованим відгалужувачем називають реактивний восьмиполюсник, два плеча якого абсолютно узгоджені й розв’язані, тобто енергія НВЧ на робочій хвилі між ними не передається. Якщо потужність, яка надходить в одне з плечей спрямованого відгалужувача, ділиться порівну між двома іншими і не надходить у четверте, то такий пристрій називається гібридним спрямованим відгалужувачем (або просто гібридом). Взаємний фазовий зсув напруг у вихідних плечах може бути різним і залежить від конструкції спрямованого відгалужувача. Гібридне з’єднання, напруга у вхідних плечах якого має постійний фазовий зсув у смузі частот, називають мостовим пристроєм (мостом).

У реальному спрямованому відгалужувачі є втрати (тобто він не є чисто реактивним пристроєм), крім того, плечі, що мають бути розв’язані, розв'язуються не повністю.

Конструктивно будь-який СВ складається з двох зв’язаних між собою ліній передачі (хвилеводів). Розрізняють первинну (головну) і вторинну (допоміжну) лінії (на рис.1.1 відповідно 1-3 – головна, а 2-4 – допоміжна лінії). При збудженні одного із плечей первинної лінії частина потужності передається в інше плече цієї лінії, а решта – в одне із плечей вторинної лінії, яке називається робочим плечем вторинної лінії. При цьому в друге плече вторинної лінії потужність не передається, і воно опиняється розв’язаним відносно того плеча первинної лінії, яке збуджується. Напрямок передачі потужності у вторинну лінію залежить від напрямку проходження сигналу в первинній лінії.

Рис.1.1. Схематичне зображення спрямованого відгалужувача

Поиск по сайту: