Согласование линии передачи с нагрузкой

На практике чаще всего длинные линии используются для передачи мощности от генератора к нагрузке. Для этого предпочтительным явля­ется режим бегущей волны. С целью обеспечения указанного режима необходимо, чтобы сопротивление нагрузки Z_H = R_Н + iX_H удовлетво­ряло двум условиям: активная часть нагрузки R_H должна равняться волновому сопротивлению линии

R_H=W,

а реактивная часть нагрузки X_Н должна равняться нулю:

Х_п=0.

Если сопротивление нагрузки удовлетворяет вышеназванным условиям, то говорят, что линия согласована с нагрузкой.

Цели согласования. Общий принцип согласования комплексных сопротивлений состоит в том, что в линию дополнительно включается согласующий элемент, отражение от которого компенсирует отражение от нагрузки. При этом стремятся, чтобы согласующий элемент был расположен как можно ближе к нагрузке. Это делается для уменьшения длины несогласованно­го участка линии от нагрузки до согласующего элемента. Включение в линию согласующего элемента преследует следующие цели:

- увеличение мощности, передаваемой в нагрузку;

- увеличение электрической прочности линии;

- увеличение КПД линии;

- устранение вредного влияния отраженной волны на генератор.

В режиме смешанных волн в линии происходит чередование мак­симумов и минимумов напряжения. В местах максимумов напряжения облегчаются условия для электрического пробоя. Устранение отражен­ной волны приводит к уменьшению напряжения в максимуме. Поэтому по такой линии можно передать большую мощность или увеличить ее электрическую прочность.

Отраженная от нагрузки волна направляется в генератор и может существенно повлиять на режим его работы. Например, недостаточное согласование генератора с линией передачи может привести к измене­нию частоты генерируемых колебаний, уменьшению выходной мощно­сти генератора или к полному срыву процесса генерации. Требования к k_св на выходе генератора в значительной степени определяются типом этого генератора.

Для согласования комплексных нагрузок используются различные согласующие устройства, которые по соображениям сохранения высо­кого КПД тракта выполняются чаще всего из реактивных элементов.

Рассмотрим согласующие устройства в линиях передачи СВЧ, наиболее распространенные на практике.

В волноводных, коаксиальных и полосковых трактах СВЧ приме­няются следующие типы согласующих устройств:

- четвертьволновые трансформаторы;

- последовательные и параллельные шлейфы;

- ступенчатые и плавные переходы.