Литература Ерохин Чернышов, Козырев Антенно фидерные устройства и распространения радиоволн
 Скачать 0.74 Mb.
|
Лекция от 22,05,2013Соосные КВПВ качестве переходов от коаксиальной линии к прямоугольному волноводу возбуждение волны  и согласование волновых сопротивлений 50 Ом коаксиальной линии и 500 Ом прямоугольного волновода применяют волноводы П-образного сечения или П-волноводы. П-волновод представляет собой видоизменённую конструкцию прямоугольного волновода с одним продольным выступом или гребнем. Поперечное сечение П-волновода и картина силовых линий электрического поля в нем приведена на Рис.67 Рис. 67. Поперечное сечение П-волновода и картина силовых линий электрического поля в нем Из рисунка видно, что силовые линии электрического поля в основном концентрируются между гребнем и стенкой волновода. Аналогичная картина наблюдается и для силовых линий магнитного поля. По сравнению с прямоугольными волноводами П-волноводы имеют более низкую критическую частоту, т.е. более широкую полосу частот, а так же более низкое волновое сопротивление при одинаковых внешних размерах. Для П-волноводов волновое сопротивление определяется  (69) В П-волноводах расстояние между стенкой волновода и гребнем меньше чем расстояние между стенками в прямоугольном волноводе. Вследствие этого емкость между гребнем и стенкой волновода возрастает, а  в соответствии с формулой 69 уменьшается. За счет выбора размеров гребня s и h можно уменьшить значение до 50 Ом, т.е. согласование с коаксиальной линией. Последующее уменьшение высоты гребня h до 0 приведет к увеличению до величины 500 Ом, т.е. согласование с прямоугольным волноводом. Таким образом, уменьшая высоту гребня h можно построить КВП Рис.68. Рис. 68. Схема КВП на основе П-волновода: 1 – внутренний проводник коаксиальной линии; 2 – гребень с уменьшающейся высотой h; 3 – отрезок П-волновода с фланцем В таком КВП за счет изменения высоты гребня КСВ может составлять от 1,05 до 1,07. Основным недостатком таких КВП является значительно большие размеры по сравнению с ортогональными. Элементы СВЧ устройствСогласованные нагрузки для линий передач. Общие сведения.Устройства частично или полностью поглощающие подводимую к нему высокочастотную мощность называется СВЧ нагрузкой. СВЧ нагрузки характеризуются: КСВ. Диапазон рабочих частот. Допустимая мощность рассеивания. Геометрические размеры. Тип и волновое сопротивление линии передачи. И т.д. СВЧ нагрузка, у которой КСВ меньше или равен заданному значению близкому к 1 называется согласованной. Нагрузки являются оконечными устройствами СВЧ трактов и применяются в качестве: В качестве эквивалентов антенн при настройке передающей аппаратуры. В виде меры сопротивления в измерительных СВЧ устройствах. В переключателях Циркуляторах Направленных ответвителях. Для указанных областей применения необходимо, что бы КСВ нагрузок в рабочей полосе частот не превышало 1,02-1,05 и не изменялся в зависимости от температуры влажности старения. На Рис.69 приведены условные графические изображения некоторых элементов СВЧ трактов. Рис. 69. Условное графическое обозначение элементов СВЧ-трактов: 1– коаксиальная линия; 2 – волновод; 3 – соединитель; 4 – нагрузка; 5 – включение нагрузки в тракт На Рис.70 приведена схема включения волноводной нагрузки в оконечный тракт РЛС.  Рис. 70. Схема включения волноводной нагрузки в оконечный тракт РЛС В радиолокации даже в режиме приема передатчик работает непрерывно. Для того что бы в режиме приема его мощность выделялась во внешних цепях с помощью антенного переключателя подключается нагрузка поглощающая 100% мощности передатчика. С другой стороны в излучающих системах, работающих в режиме бегущих волн, например: Волноводно-щелевой излучатель (ВЩИ) в составе ФАР для создания неискаженной диаграммы направленности на выходе ВЩИ ставиться поглощающая нагрузка, которая поглощает 4-6% мощности передатчика Рис.71. Рис. 71. Схема включения волноводной нагрузки в состав излучающей системы: 1 – волноводно-щелевой излучатель Если в точках A и B сделать короткое замыкание то получим антенну стоячей волны, у которой направление максимума диаграммы направленности сильно меняется с изменением частоты и при этом резко возрастает КСВ. Таким образом, в зависимости от величины поглощаемой мощности согласованные нагрузки можно разделить на две основные группы: Нагрузки низкого уровня мощности (менее 1Вт) Нагрузки высокого уровня мощности (более 1Вт) Нагрузки представляют собой как правило отрезки короткозамкнутых линий передач, внутрь которых поглощены поглотители (СВЧ резисторы). В поглотителях происходит преобразование ЭМ энергии в тепло. В СВЧ диапазоне такое преобразование может происходить либо на поверхности проводника за счет токов проводимости, либо в толще диэлектрика с большими потерями. В соответствии с этим различают поглотители двух типов: Пленочный Объемные. Пленочные поглотители применяются в нагрузках низкого уровня мощности. Представляют собой диэлектрическое основание (пластина цилиндр и т.д.) например из гетинакса, керамики, слюды. Покрытая тонкой пленкой проводящего материала. В качестве проводящих материалов применяют нихром или другие металлы наносимые методом вакуумного напыления. Толщина пленки делается меньше глубины проникновения тока в металл и за счет этого добиваются частотной независимости поверхностного сопротивления. Для защиты от окружающей среды пленку можно покрыть тонким слоем лака. Применяемые на практике пленочные поглотители имеют поверхностное сопротивление поглощающего слоя  . Объемные поглотители применяют в нагрузках высокого уровня мощностей и они занимают часть объема волновода. В качестве поглощающей среды в них применяют: Смеси полупроводящих окислов или мелкодисперсного карбонильного железа с твердеющими наполнителями (эпоксидная смола полистирол). Компаунды на основе окиси алюминия al2o3. Различные керамики с примесью проводящих веществ, например алюмооксидная керамика. Конструктивное исполнение нагрузок зависит от типа линии передачи диапазона частот и уровня поглощаемой мощности Согласованные нагрузки коаксиальных линий.Для коаксиального тракта простейшей нагрузкой является сосредоточенный резистор с сопротивлением равным волновому сопротивлению линии передач. Однако в сантиметровом диапазоне волн размеры такого резистора становятся соизмеримыми с длинной волны. А так же входное сопротивление становиться частотно зависимым а, следовательно, качество согласование заметно ухудшается. Для расширения рабочей полосы частот и снижения КСВ нагрузки сантиметрового диапазона для коаксиальных линий часто выполняют в виде отрезков нерегулярной линии передачи с потерями. Поглотители в таких нагрузках могут быть объемными или в виде тонких пленок. На Рис.72 приведена коаксиальная нагрузка с объемным поглотителем в виде конуса.  Рис. 72. Согласованная коаксиальная нагрузка с объемным поглотителем: 1 – корпус; 2 - внутренний проводник коаксиальной линии; 3 – объемный поглотитель В такой конструкции хорошее качество согласования достигается при длине поглотителя  Более распространенными являются коаксиальные нагрузки, в которых поглотители выполнены в виде керамических цилиндров покрытых металлооксидными или углеродистыми пленками. Для обеспечения чисто активного характера входного сопротивления таких нагрузок и его малые изменения в значительном диапазоне частот нагрузки снабжают нерегулярными металлическими экранами со специально подобранным профилем и размерами. Наибольшую широкополосность имеют коаксиальные нагрузки с внешним экраном воронкообразной формы Рис.73. Рис. 73. Согласованная коаксиальная нагрузка с пленочным поглотителем: 1 - цилиндрическая часть корпуса; 2 – внешний экран; 3 - пленочный поглотитель Например, при выборе формы экрана в соответствии с уравнением  Где a-радиус внутреннего проводника коаксиальной линии A-константа Нагрузка оказывается работоспособной при длине поглотителя  Согласованные нагрузки волноводных линий.[] |