Пример дипломной работы (1). Федеральное агентство связифедеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования
 Скачать 1.91 Mb.
|
|
4. Многоступенчатые системы попарного суммирования мощности однотипных трансформаторов. Широко используются на практике системы попарного (двоичного) соединения простых составляющих устройств, то есть сумматоров с числом входов, равным двум, позволяющие суммировать мощности N=2 k генераторов, где k - число ступеней системы. Приняв в качестве таких составляющих ,например, устройство рис.1.2б при N = 2, получаем систему, обеспечивающую повышающую трансформацию к общей нагрузке, величина которой составляет R H =2 k R ; где R - номинальное сопротивление на каждом из N входов системы, а для развязывающих сопротивлений в каждой i -ой ступени должно выполняться 2R i =2 i R . В области нижних частот, определяя матрицы проводимостей поэтапно для N = 2,4,8, по индукции находим матрицу проводимoстей из соотношения (4.46) причём [Y] 1 = I/R , а L - шунтирующая индуктивность проводника линии в каждом сумматоре i - ой ступени. Если некоторый вход p соединить со входом l≠p развязывающей индуктивностью L pl , то значение не проводимости добавится со знаком минус к внедиагональному элементу (p,l) матрицы (4.46) и обратит его в нуль при соответствующей величине L pl . Это означает полную развязку в области нижних частот между входами p и l . При включении между всеми входами системы таких развязывающих индуктивностей достигается полная развязка между ними. При этом диагональная матрица [Y] 2k примет вид Так, например, для N=4 PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 61 , где знак ││ означает параллельное соединение элементов. Следует, однако ,отметить, что при таком включении ,начиная с N = 8, резко возрастает число развязывающих индуктивностей. Для его уменьшения можно в каждой ступени, начиная с (k -1)-й, устанавливать развязывающие индуктивности только между входами собственно двухвходового сумматора. Обратимся к области верхних частот. Здесь воспользуемся методом многофазного возбуждения. При определении собственных значений, соответствующих собственным векторам, будем считать, что на входах 1 ÷ 2 k включены источники ЭДС, причём каждый собственный вектор имитируется группой источников, образующих соответствующий столбец матрицы, как показано на рис.4.19а , причём знак "+" или "-" означает полярность источника. Рис.4.19 Собственное значение для первого (синфазного) вектора, первый столбец на рис.4.19а, определяется цепью ,представленной на рис.4.19б. Входное сопротивление этой цепи при W 1 =W 2 /2=W 3 /4=...=W k /2 k-1 =R равно PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 62 R и, соответственно, S (ע=1) = 0. При определении собственных значений для векторов чётного порядкового номера, все ступени, начиная со второй, можно считать отключёнными, поскольку на вторую ступень колебания не поступают.При этом на всех развязывающих резисторах 2R первой ступени имеются равные напряжения, симметричные относительно общей шины. В результате собственное значение для векторов чётных порядковых номеров q 1 =2m , где m = 1,2,3,..,2 k-1 ,определяется входным сопротивлением разомкнутой на конце линии (W 1 ;x 1 ), шунтированным сопротивлением R (рис.4.19в), соответственно, =(jtg)/(2+jtg). Для 3-го, 7-го, 11-го и т.д. собственных векторов следует считать отключёнными все ступени, начиная с третьей, на которую напряжения не поступают. При этом на всех развязывающих сопротивлениях 4R второй ступени оказываются равные симметричные относительно общей шины напряжения. Поэтому собственное значение для каждого из перечисленных векторов с порядковыми номерами q 2 =4m-1, где m = 1,2,...,2 k-2 определяется входным сопротивлением линии, изображённой на рис.19г ,то есть Для 5-го, 13-го, 21-го и так далее собственных векторов следует считать, что все ступени, начиная с четвёртой, отключены, а на всех развязывающих сопротивлениях третьей ступени действуют равные напряжения, симметричные относительно общей шины. В результате собственное значение каждого из векторов с порядковыми номерами q 3 =8m-3 ,где m = 1,2,..,2 k-3 определяется входным сопротивлением линии, представленной на рис.19д, то есть Аналогичным образом продолжая определение собственных значений, в общем случае имеем: q ע-1 =1-2 ע-1 +m2 ע-2 , m = 1,2,3,..,2 k-ע+1 и (4.47) PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 63 Количество собственных векторов с порядковыми номерами q 1 составляет 2 k-1 ,с q 2 – 2 k-2 и так далее вплоть до одного собственного вектора с индексом q k . Через найденные собственные значения (4.47) в соответствии с (3.19) определяются элементы матрицы рассеяния, причём достаточно найти только S 1i , поскольку все остальные связаны с ними следующим образом S 12 =S 34 =S 56 =S 78 =... S 1÷2,3÷4 =S 5÷6,7÷8 =S 9÷10,11÷12 =... S 1÷4,5÷8 =S 9÷12,13÷16 =S 17÷20,21÷24 =.. и так далее. Зависимости величин развязок между входами ξ = - 20lg│S 1i │ от электрической длины линий представлены на рис.4.20а, где кривые 1 – ξ 12 , N = 2; 2 - ξ 12 N = 4; 3 - ξ 13 , N = 4; 4 - ξ 12 ,N = 8; 5 - ξ 13 ,N = 8; 6 - ξ 15 , N = 8. Рассмотрим теперь систему, в которой в качестве составляющих используются устройства, выполненные по схеме рис.4.16 при N = 2 ,и несимметричных относительно общей шины генераторов и общей нагрузки. В этом случае общая нагрузка понижается с ростом k так, что Rн=R/2 k , а развязывающие резисторы удовлетворяют соотношению R i =R/2 i . В области нижних частот для первого собственного вектора обмотки всех составляющих сумматоров можно считать короткозамкнутыми ,и его собственное значение определяется сопротивлением R , то есть S (ע=1) =0 . PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 64 Рис.4.20 Для всех векторов, имеющих порядковые номера q 1 , короткозамкнутыми следует считать выходы всех сумматоров в первой ступени, поскольку потенциалы их относительно общей шины равны нулю, а к их развязывающим резисторам приложены симметричные напряжения. Собственное значение для такого вектора определяется цепью Z 2 =R││2L 1 .Для векторов с порядковыми номерами q 2 выходы всех сумматоров во второй ступени коротко замкнуты ,а к развязывающим резисторам на их входах приложено симметричное напряжение. В этом случае собственное значение определяется цепью Z 2 =R││4L 2 . Путём аналогичных рассуждений можно показать, что Z ע =R││2 ע-1 L ע-1 и, соответственно, PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 65 Находим матрицу [S] относительно входов системы. Анализ выражений для элементов этой матрицы показывает, что если соблюдать условие L 1 =2L 2 =4L 3 =...=2 k-1 L k , а общую нагрузку шунтировать дополнительной развязывающей индуктивностью L k , то матрица рассеяния становится диагональной с элементами S ii =1 . Анализируя тем же методом систему для области верхних частот, устанавливаем, что все собственные значения определяются цепью Z ע =R , то есть S (ע) =0 и система является полностью согласованной и развязанной. Общим недостатком рассмотренных систем является большой коэффициент трансформации к общей нагрузке и, как следствие этого, значительный разброс волновых сопротивлений линий сумматоров. Этот недостаток устраняется при поочередном (от ступени к ступени) использовании двух типов рассмотренных выше сумматоров. При этом во всех сумматорах используются линии с единым номиналом волнового сопротивления, что весьма важно для практики. Например, может быть построена система, у которой во всех нечётных ступенях используется сумматор по рис.4.2б, а в чётных -по рис.4.1б. В этом случае R i = R , a R H = R при k - чётном и R h =2R при k - нечётном. Анализ для области нижних частот проводим с учётом выполнения следующих условий при минимальном числе развязывающих индуктивностей: а) между входами каждого сумматора в нечётных ступенях подключены индуктивности, б) вход 1 каждого сумматора в упомянутых ступенях (кроме первой) шунтируется индуктивностью L i , то есть выравнивается со вторым входом, в) если k - чётное, то общая нагрузка шунтируется индуктивностью L k (развязываются входы k -й ступени), г) PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 66 шунтирующие индуктивности сумматоров в ступенях удовлетворяют соотношениям L 2 =L 3 ││2L 4 L 4 =L 5 ││2L 6 L 6 =L 7 ││2L 8 ...L k-1 =L k В этом случае матрица проводимостей относительно входов системы - диагональная и имеет вид: 1 k 2 2 2 2 k 2 2 Y Y Y Y Y где =diag Для области верхних частот остаются справедливыми формулы (4.47) и (3.19) с тем условием, что для нечётных ע(S=0). Для такой системы величины развязок показаны на рис.4.20б, где кривые 1 – ξ 12 , N =2 либо 4; 2 - ξ 12 , N = 8 либо 16; 3 - ξ 13 либо ξ 15 ,N = 8 либо 16. Отметим, что между входами 2 N 1 и N 1 2 N при k - чётных имеет место полная развязка. Вариантом рассмотренной является система, у которой в чётных ступенях используются сумматоры рис.4.2б, а в нечётных -рис.4.1б. В этом случае R i =R/2 , a R H = R/2 при k - нечётных и R н =R при k- чётных. Анализируя систему для области нижних частот, считаем, что выполняются следующие условия: а) между входами каждого сумматора в чётных ступенях (кроме последней) подключены индуктивности 2L i+1 б) первый вход этих сумматоров шунтируется индуктивностью L i в) если k - нечётное, то общая нагрузка шунтируется индуктивностью L k , г) шунтирующие индуктивности сумматоров удовлетворяют соотношениям L 1 =L 2 ││2L 3 L 3 =L 4 ││2L 5 L 5 =L 6 ││L 7 ;...;L k-1 =L k Тогда матрица проводимостей относительно входов системы - PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 67 диагональная и имеет вид , где Для области верхних частот также справедливы формулы (4.47) и (3.19), но с учётом, что для ע - нечётных S (ע) = 0. На рис.4.20в показаны зависимости величин развязок между входами для такой системы, где кривые 1 – ξ 12 , N = 4 либо 8 или ξ 13 ,N = 8 ; 2 - ξ 12 N = 16 либо 32 ;3 - ξ 13 ,N = 16 либо 32; 4 - ξ 15 либо ξ 19 , N =16 либо 32. В заключение параграфа отметим, что с точки зрения конструктивного выполнения и электрических характеристик наиболее перспективными являются трансформаторные системы с поочерёдным использованием в ступенях сумматоров с понижающей и повышающей трансформацией к нагрузке. Изложенный метод анализа является весьма общим и его можно успешно использовать при самых разнообразных сумматорах, рассмотренных в параграфах 4.2 и 4.3, образующих систему сложения или деления мощности. 5. Сумматоры неравных мощностей. Направленные ответвители. PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 68 Устройства суммирования неравных мощностей двух источников колебаний, или иначе - устройства с неравным делением мощности, используются как по своему прямому назначению, так и в качестве направленных ответвителей (НО). Ниже эти три термина предполагаются эквивалентными, в том смысле, что предполагают одинаковые схемные решения. Они представляют собой восьмиполюсники, у которых в идеале входы попарно развязаны и согласованы, а матрица передачи между электрически связанными входами определена. Базируясь на рассмотренных ранее трансформаторных устройствах с обмотками из проводников многопроводных линий передачи, покажем различные пути получения НО с характеристиками, близкими к "идеальным" в широкой полосе частот. В технике СВЧ широкое применение для синтеза разнообразных устройств нашёл принцип каскадного соединения мостовых восьмиполюсников. Применительно к задаче синтеза трансформаторных НО целесообразно принять в качестве основной структурной схемы каскадное соединение мостовых восьмиполюсников равного деления мощности (им соответствуют схемы параграфов 4.3 и 4.2 при N=2) их электрически связанными входами. При этом вся цепь будет иметь такой же вид направленности, как и одинарное мостовое устройство. С учётом отмеченного, структурную схему n-каскадного устройства можно представить в виде, изображённом на рис.4.21. Рис.5.21 Поскольку идеализированные составляющие M i , описываемые PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 69 матрицей рассеяния 0 a a 0 a 0 0 a a 0 0 a 0 a a 0 S i , где 2 / 1 a , обладают попарно развязанными и согласованными входами (1 и 4, 3 и 2), то и результирующая цепь, состоящая из идеальных мостовых устройств, будет иметь попарно развязанные и согласованные входы (1 и 1V, Ш и II). Коэффициенты передачи по напряжению между этими входами (A n и B n ), то есть элементы матрицы рассеяния результирующей цепи, коэффициент деления мощности R II,III =│B n /A n │ 2 и относительные уровни мощности, проходящие в каждом из составляющих мостовых устройств для n = 2, 3 и 4, приведены в таблице 6. Из неё видно, что коэффициент деления мощности принимает строго определённые дискретные значения, удовлетворяющие довольно широкому кругу практических задач. При этом его величина такова, что подобные устройства наиболее перспективны для использования в качестве НО. PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 70 Таблица 6. Применение в качестве составляющего M i устройства, выполненного по схеме рис.4.13б при N = 2, позволяет построить НО с симметричными относительно общей шины входами, для устройства рис.4.13б при N = 2, показанного на рис.4.22а без магнитопровода, с учётом индуктивности 2L i : между зажимами 3-3', матрица рассеяния приобретает вид: 11 13 12 11 13 33 13 12 12 11 13 12 11 i S S S S S S 0 S S 0 0 S S S S S S (5.48) где: , , , , ω 0 - частота, при которой электрическая длина каждой линии равна 1°. Соответствующая матрице (5.48) волновая матрица передачи имеет вид: PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 71 12 13 33 12 13 12 13 13 11 2 13 13 11 13 12 13 11 2 13 12 13 12 11 13 33 13 S 2 S S S 0 S S 0 S S S S 2 1 S S 2 0 S S S S S S 1 S S S 1 S S 0 S 1 T (5.49) При x i =0 и L i =∞ матрицы (5.48) и (5.49) будут суть матрицы идеального моста M i . Для построения наиболее совершенного НО путём каскадного включения трансформаторных устройств равного деления мощности необходимо выполнять следующие условия: - составляющие M i должны соединяться входами, коэффициенты передачи между которыми для M i-1 и M i имеют разные знаки (рис.5.21); - для исключения дополнительных согласующих трансформаторов соединяемые входы должны иметь одинаковый уровень номинальных нагрузок; - результирующее устройство должно допускать объединение максимально возможного числа групп линий, принадлежащих различным M i , для размещения их на общем магнитопроводе, что способствует упрощению конструкции НО и снижению его нижней границы рабочего диапазона частот. С учётом изложенного, рассмотрим процедуру построения сумматора мощностей, отличающихся в восемь раз. Из табл. 6 видно, что это требует каскадного включения (рис.5.21) двух мостовых устройств равного деления мощности (рис.5.22а). При этом, для удовлетворения второму из выше сформулированных условий, необходимо во втором мосте (M 2 ) первым входом считать зажимы "3-3'", вторым "4-4'", третьим - "1-1'", четвёртым - "2- PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 72 2'" на схеме рис.5.22а. Рис.5.22 Первое условие выполняется при изменении полярности зажимов второго входа M 2 , что наиболее просто выполняется их перекрещиванием. При этом, для того, чтобы преобразованное таким образом мостовое устройство имело первоначальный характер передачи между входами (рис.5.21), необходимо изменить полярность зажимов и на четвёртом входе. PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 73 Таким образом ,схема перенумерации входов второго мостового восьмиполюсника будет иметь вид: "1-1'" → "3-3'" ; "2-2'" → "4-4'" ; "3-3'" → "1-1'" ; "4-4'" → "2-2'" (5.50) Соединение первого и второго составляющих устройств в соответствии со структурной схемой рис.5.21 даёт возможность размещения линий при условии равенства их длин (x 1 =x 2 ), на общем магнитопровде (рис.5.22б; здесь и далее магнитопровод не будет показываться, а точками обозначены направления намоток). При этом, низкочастотные характеристики двухкаскадного НО определяются эквивалентной индуктивностью, пересчитанной к тем же зажимам 3-3'M 1 . В силу этого можно считать, что M 2 имеет бесконечно большую эквивалентную индуктивность. Его матрица рассеяния с учётом перенумерации входов и перекрещивания зажимов получается из (5.48) при L 2 = ∞, а соответствующая ей волновая матрица передачи запишется в виде i i i i 2 i b 0 0 1 0 b 1 0 0 1 c 0 1 0 0 c T (5.51) где , . Матрицу передачи [T] n=2 результирующего устройства получаем PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 74 перемножением матриц [T] i=1 и [T] i=2 , а соответствующая ей матрица [S] n=2 имеет следующий вид: 44 12 24 14 12 11 14 13 24 14 22 12 14 13 12 11 2 n S S S S S S S S S S S S S S S S jB A 3 1 S (5.52) где: , , , , Частотные зависимости коэффициентов матрицы (5.52) приведены на рис.5.23а и рис.5.23б. При этом коэффициент, характеризующий передачу мощности на третий вход, нормирован к значению соответствующего элемента матрицы рассеяния устройства на идеальных M i :│S 13 │ 2 н =│S 13 │ 2 /A 2 n .На рис.5.23в приведены характеристики развязки входов: ξ ij =-20lg│S ij │ PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 75 Рис.5.23 Зависимости, представленные на риc.5.23, позволяют определить частотный диапазон, в котором НО на реальных M i близок к НО на идеальных M i . В этом диапазоне можно пользоваться данными табл.4.6 для нахождения мощностей, проходящих по соответствующим линиям и определяющих , их конструктивные параметры. При большем числе составляющих M i процедура синтеза НО PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 76 заключается в следующем: для каждого чётного составляющего M i следует перенумеровать входы согласно (5.50), изменив полярность зажимов 2; соответственно - матрица [Т] i=2 (j = 1,2,...,n/2) будет иметь вид (4.51), а матрица [Т] i=2j-1 ,соответствующая нечётным составляющим мостам, должна быть получена из (5.49). При этом электрические длины линий чётных составляющих M i следует принять равными (см.рис.5.26а) электрическим длинам предыдущего нечётного составляющего M i-1 . Схемы построенных по этой методике трёх- и четырёхкаскадных НО приведены на рис.5.22в и рис.5.22г , а их частотные характеристики, полученные моделированием на ЭВМ, представлены на рис.5.24 и рис.5.25. PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 77 Рис.5.24 Рис.5.25 Из рис.5.24 и рис.5.25 видно, что устройства, содержащие чётное количество каскадов, обладают более высокой, по сравнению с трёхкаскадным НО, симметрией своих характеристик со стороны развязанных входов. Асимметрия характеристик трёхкаскадного НО в области нижних частот связана с несимметричным, по отношению к этим входам, включением эквивалентных индуктивностей. Изменение с частотой коэффициента деления R нор (нормированного к соответствующим значениям r 0 из табл.5.6) показывает (рис.5.26б), что по уровню 0,9 полоса рабочих частот рассмотренных НО характеризуется PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 78 значениями параметра α = 50÷200. Эти значения более, чем на порядок, выше аналогичных показателей НО на связанных линиях. Рис.5.26 Обращаясь к НО с несимметричными входами, можно в качестве составляющих использовать устройство с несимметричными входами равного деления мощности, например рис.5.7 при N = 2. При этом зажимы составляющих устройств, служащие ранее для подключения развязывающих резисторов R 2 должны соединяться через дополнительные согласованные линии. Полученные выше результаты в этом случае сохраняются, но величину x следует брать с учётом длин дополнительных линий. Получивший широкое распространение при проектировании ВЧ ,устройств параметрический синтез предполагает ,что структура цепи задана. Выбор последней в большинстве случаев является сложной и трудно формализуемой процедурой. Решение этой задачи в ряде случаев облегчается использованием общих свойств трансформаторных схем суммирования неравных мощностей. Так, для схемы на "идеальном" трансформаторе, которой соответствует матрица, при подаче на её 1-ый и 2-й входы синфазных напряжений, образующих рабочий вектор I , I U , U U 2 1 1 ,мощность обоих источников выделяется в R н =R 3 подключённой к зажиму 3, и согласование входов определяется лишь величиной R 3 ; отношение входных сопротивлений R вх.2 /R вх.1 = n , то есть мощности, отдаваемые источниками, отличаются в n раз. При возбуждении схемы напряжениям, PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 79 образующими вектор 1 , n U , U U 2 1 2 , вся мощность генераторов поступает в развязывающую цепь R p =R 4 , и согласование входов определяется величиной лишь R 4 С учётом этих свойств при синтезе устройств неравного деления мощности на отрезках линий передачи, необходимо выполнить следующие условия: - при возбуждении схемы напряжениями, соответствующими векторам 1 U и 2 U , линии, соединяющие генераторы с цепью нагрузки и развязывающей цепью, должны быть согласованными; последнее должно независимо определяться параметрами цепей нагрузки и развязки при воздействии 1 U и 2 U соответственно, - входные сопротивления сумматора со стороны генераторных входов должны отличаться в n - раз и сохранять свои значения в обоих режимах возбуждения. Проиллюстрируем на примере, как, удовлетворяя этим условиям, удалось синтезировать устройство суммирования для генераторов, мощности которых отличаются в три раза. В процедуре построения этой схемы можно выделить следующие этапы: 1. Построение схемы на двух трёхпроводных линиях (рис.5.20а), обеспечивающей передачу мощности двух синфазных равноамплитудных источников в нагрузку R 2 . 2. Согласование парциальных двухпроводных линий, исключающее их влияние на частотные характеристики передачи мощности. Это достигается выбором W = R 3 . 3. Определение величины R 3 , обеспечивающей согласование входов сумматора в режиме возбуждения его вектором 1 U .Для этого режима схема замещения устройства относительно входных зажимов представлена на рис. 5.27б. Из анализа её несложно получить PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 80 и Из условия согласования входов R BХ = R 1 и R вх.2 =R 2 получаем, что R 2 =R 3 /3 и R 1 =R 3 . Эти соотношения показывают, что выбранная: структура схемы позволяет реализовать сумматор для генераторов, мощности которых отличаются в три раза. 4. Дополнение схемы рис.5.27а элементами, которые при возбуждении сумматора напряжениями вектора 2 U = [3 , -l] обеспечат передачу всей мощности в цепь развязки и сохранят согласование генераторных входов. Рис.5.27 Удовлетворение этим требованиям вызывает необходимость включения трёх резисторов R 4 , R 5 и R 6 . Они включаются между равнопотенциальными для первого вектора точками (1-2,1'-2' и a-b на схеме рис.5.27а) и поэтому не оказывают влияния на процесс передачи мощности в нагрузку R н PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 81 В режиме возбуждения сумматора напряжениями вектора 2 U зажимы "3" и "З'" оказываются эквипотенциальными и могут считаться коротко замкнутыми. Величина резистора R 6 = W = R 3 выбирается из условия согласования всех парциальных двухпроводных линий. При этом эквивалентная схема приобретает вид, представленный на рис.5.27в. Из её анализа следует, что условие пункта 3 выполняется при R 4 = R 5 = R 3 5. Объединение схем для обоих векторов приводит к полной схеме устройства суммирования (рис.5.27г).Поскольку для обоих векторов собственные значения определяются согласованными цепями, то есть S (ע) =0, синтезированное устройство (без учёта синфазной моды передачи) имеет согласование на входах и развязку между ними. При этом развязывающие резисторы R 4 ,R 5 и R 6 посредством доплнительных трансформаторов "1:1" могут быть объединены в один величиной R 3 /3 , образуя тем самым четвёртый вход восьмиполюсника. Другой принцип образования устройства ,удовлетворяющего вышеперечисленным условиям, проиллюстрируем на примере устройства рис.5.28 с коэффициентом деления мощности , равным двум. Рис.5.28 Здесь также на первом этапе необходимо обеспечить передачу PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 82 мощности двух синфазных равноамплитудных источников на входах 1 и 2 в общую нагрузку R 3 . Колебания первого поступают в линию 1, a второго - раздваиваются в линии 8 и 10. Если волновые сопротивления всех линий одинаковы и равны R , то в линиях 1, 8 и 10 колебания поступят без отражения, далее, если длины линий I и 8 одинаковые (x), то к резистору R 4 одновременно подходят равные, но встречно направленные токи: один от первого источника по линии 1, а другой от второго по линии 8. В результате этого резистор R 4 можно считать короткозамкнутым, а равные колебания продолжают без отражения распространяться по линиям 2 и 7. С выхода линии 2 колебание поступит на линию 3 и, пройдя её, совершив в целом путь от первого источника, равный 3x , снова подойдёт к резистору R 4 . В тот же момент времени идентичное колебание (те же по амплитуде и фазе ток и напряжение), распространяющееся по линии 10, а затем по линии 6, подойдёт к резистору R 4 ,проделав путь 3x . В результате воздействия двух встречно направленных равных токов напряжение на резисторе R 4 останется равным нулю, и его можно продолжать считать короткозамкнутым. Поэтому колебания поступят без отражения в линии 4 и 5 и, совершив путь 4x , попадут в нагрузку R 3 . Такой же путь к нагрузке проходит аналогичное колебание от второго источника, поступившее ранее в линию 7, а затем в линию 8. В нагрузку поступят одновременно без отражения три колебания, равные по мощности и напряжению: два от второго источника и одно от первого. Здесь также для первого вектора собственное значение равно нулю. Из сказанного следует, что для первого вектора зажимы a и a',б и б' эквипотенциальны. При подключении к этим зажимам дополнительных развязывающих резисторов (кроме R 4 ) и соответствующей параметрической оптимизации их величин удается приблизить к нулю и собственное значение для второго вектора, то есть , получить устройство с согласованными и развязанными между собой входами. Здесь также все развязывающие PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 83 резисторы с помощью дополнительных трансформаторов могут быть объединены в один, образуя четвёртый вход НО. 6. Заключение 1.Предложена и обоснована структурная схема одноступенчатых сумматоров мощности N однотипных генераторов. Показано, что в зависимости от способа соединения выходов парциальных её четырёхполюсников, сумматоры подразделяются на параллельного, последовательного и смешанного типа. Выявлена возможность включения генераторов "косвенным" (не традиционным) образом, что создало перспективу создания более совершенных устройств. Сформулирована и доказана теорема, определяющая условия получения максимально достижимых параметров устройств суммирования с поворотной симметрией. 2. На базе предложенной структурной схемы разработаны принципы построения сумматоров с "косвенным" возбуждением, имеющие симметричные и несимметричные относительно общей шины входы, развязывающие резисторы и нагрузку. Показано, что целенаправленный синтез развязывающей цепи позволяет расширить рабочую полосу частот устройств. Выявлена возможность совершенствования сумматоров при использовании многопроводных линий передачи. Впервые синтезирован сумматор мощности на N входов, имеющий только один магнитопровод. 3. Показана возможность расширения рабочей полосы частот сумматоров с "прямым" (традиционным) возбуждением при целенаправленном введении дополнительных корректирующих элементов. Разработаны новые принципы синтеза сумматоров с "прямым" возбуждением. 4. Разработаны методы анализа многоступенчатых систем попарного PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 84 суммирования мощности однотипных генераторов. Выявлены возможности совершенствования таких трансформаторных систем введением дополнительных развязывающих индуктивностей, а также использованием различных сумматоров в ступенях системы. 5. На основе каскадного соединения трансформаторных устройств равного деления мощности, разработан алгоритм построения широко полосных устройств неравного деления мощности. Выявлены и другие пути образования устройств неравного деления мощности, базирующиеся на удовлетворении условий, вытекающих из свойств идеализированных трансформаторных устройств. Разработанные основы теории и синтеза высокочастотных широкополосных трансформаторных устройств, суммирующих мощности в общей нагрузке, позволили создать целый ряд новых устройств, удовлетворяющих различным функциональным применениям и обладающих более совершенные характеристиками, чем ранее известные. PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 85 ЛИТЕРАТУРА 1. Устройство сложения мощностей генераторов электрических колебаний/ С.Е.Лондон, С.В.Томашевич 2. Расширение рабочего диапазона частот многоканальных сумматоров мощности/ Лондон С.Е., Томашевич С.В., Синепол B.C. 3. Широкополосное четырёхканальное устройство распределения мощности ВЧ колебаний/ Бессонова Л.А., Лондон С.Е., Томашевич С.В. 4. Трансформаторное устройство/ Бессонова Л.А., Лондон С.Е. 5. Мостовые схемы сложения мощностей передатчиков/ Терентъев Б.П., Коваленко Н.В. 6. Направленный ответвитель с постоянным коэффициентом деления/ Кузнецов В.Д., Реушкин Н.А. 7. Широкополосные радиопередающие устройства/ Бабков В.Ю., Пивоваров В.Ф., Скрипник Н.П. 8. Транзисторные усилители мощности/ Богачёв В.М., Никифоров В.В. PISHEM24.RU 8 800 551-60-95 |