Широкополосное согласование.

Если согласование надо обеспечить в полосе > 10% или при использовании сигналов с широким спектром, надо применять другие методики. Следует добиваться, чтобы рассогласование в заданной полосе не превышало установленной величины.

Основные принципы:

1) частотные компенсаторы;

2) ступенчатые трансформаторы;

3) неоднородные линии (плавные переходы).

Принцип частотной компенсации состоит во взаимной компенсации частотных изменений сопротивления нагрузки и согласующих элементов (см. рисунок 12.6). Подбирается необходимый закон частотного изменения сопротивления согласующих элементов и реализуется подбором длины и W шлейфов, и трансформаторов -В_Н+В_ШЛ.

Наклон кривой В_ШЛ подобран примерно равным наклону кривой В_Н с обратным законом в пределах большей части полосы частот. В результате суммарная проводимость (реактивная) уменьшается и меньше меняется с частотой. Наклон кривой В_ШЛ прямо пропорционален длине шлейфа и обратно пропорционален его волновому сопротивлению W_ШЛ.

Рисунок 12.6 – Частотная компенсация: а) схема включения;

б) зависимость активной проводимости нагрузки от частоты; в) зависимости реактивных проводимостей нагрузки, шлейфа и их суммы от частоты

- среднее значение тангенса угла наклона кривой В_шл.

f_р – резонансная частота.

, где n = 1, 2, 3…

Подбирая W и n можно регулировать ширину полосы рабочих частот.

Чем больше n, тем выше добротность контура и полоса рабочих частот уже, чем больше W, тем полоса рабочих частот шире .

Рассмотренная схема обеспечивает компенсацию реактивности, а если надо компенсировать активную часть, придется использовать трансформатор.

Рисунок 12.7 – Переходы: а) ступенчатый трансформатор; б) экспоненциальный трансформатор

Ступенчатые трансформаторы используют для согласования линии с активной нагрузкой или с нагрузкой с небольшим реактивным сопротивлением. Ступенчатые трансформаторы представляют собой каскадное соединение n отрезков линии (ступенек), имеющих различные сопротивления W (см. рисунок 12.7, а).

Число ступенек, их длина и волновые сопротивления зависят от выбора вида полинома и неравномерности АЧХ в полосе пропускания.

Наиболее часто используют трансформаторы с Чебышевской и с максимально плоской частотной характеристикой.

Строгий расчет известен только для n≤ 4, в остальных случаях – приближенный. В справочной литературе есть таблицы готовых величин для расчета разных типов трансформаторов.

Плавные переходы практически предельный случай ступенчатых переходов (см. рисунок 12.7, б).

W₂=W₀·exp(bl),

гдеW₂ – сопротивление, включенное на конце линии, b – постоянная характеризующая степень изменения параметров вдоль линии.

Сравнение ступенчатых и плавных переходов:

а) при равных условиях длина ступенчатого перехода заметно короче;

б) полоса пропускания плавного перехода заметно шире (в сторону ВЧ);

в) при высоких требованиях к электрической прочности, плавный переход предпочтительнее.

Список литературы

1. Пименов Ю.В. и др. Техническая электродинамика. - М.: Связь, 2000.

2. Петров Б.М. и др. Электродинамика и распространение радиоволн: Учебник для вузов - М.: Горячая линия - Телеком, 2003.

3. Баскаков С.И. Электродинамика и распространение радиоволн. – М.: Высш.школа, 1992.

4. Электродинамика и распространение радиоволн. Сборник задач. Под. ред. Баскакова С.И. – М.: Высш.школа, 1981.

5. Фальковский О.И. Техническая электродинамика. – М.: Связь, 1978.

6. Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн. - М.: Наука, 1989.

7. Федоров Н.Н. Основы электродинамики. - М.: Высшая школа, 1980.

8. Унгер Г.Г. Оптическая связь. - М.: Связь, 1979.

Сводный план 2010 г., поз. 203

Абдумежит Масимович Дараев

Алексей Христофорович Хорош