Узгоджння фідерної лінії з навантаженням

1. УЗГОДЖННЯ ФІДЕРНОЇ ЛІНІЇ З НАВАНТАЖЕННЯМ

4й тиждень
УЗГОДЖННЯ ФІДЕРНОЇ ЛІНІЇ З
НАВАНТАЖЕННЯМ
Якщо опір навантаження не дорівнює хвильовому опору
фідерної лінії, то частина енергії НВЧ сигналу відбивається від нього,
що призводить до втрат.
ZH W
ZH W
UB
U
1
2
U 2 U B2 U 2 U B2 U 2
2
2
PH P PB
1 2
1 P 1
W W W U W
АФП 20/21
1

2.

З метою узгодження опору навантаження з фідерною лінією
використовуються чвертьхвильові трансформатори та шлейфи.
Чвертьхвильовий трансформатор – це відрізок фідерної лінії, який
встановлюється між навантаженням і фідерною лінією. Його
електрична довжина складає λ/4 , а хвильовий опір визначається за
допомогою виразу при умові, що опір навантаження є активний.
W R W
АФП 20/21
2

3. Приклади застосування λ/4 трансформаторів

АФП 20/21
3

4.

Якщо опір навантаження містить реактивну складову, то існує два
способи узгодження:
1. Спочатку скомпенсувати реактивну складову навантаження за
допомогою шлейфа і розрахувати хвильовий опір традиційним способом
2. Встановити трансформатор на певній відстані від навантаження, а саме
у максимумі, або мінімумі розподілу напруги в лінії.
АФП 20/21
4

5. ЗАДАЧА

Перший спосіб
На частоті f = 600 МГц комплексний опір антени складає
ZH= RH+jXH=100+j100 Ом. Антена підключена до фідерної лінії з
повітряним заповненням і хвильовим опором W =50 Ом.
1. Розрахувати коефіцієнт стоячої хвилі в лінії.
2. Вибрати тип послідовного шлейфа і розрахувати його довжину для
компенсації реактивної складової опору навантаження. Вважати, що
хвильовий опір шлейфа WС дорівнює хвильовому опру фідерної лінії W.
3. Розрахувати хвильовий опір та геометричну довжину чверьхвильового
трансформатора для забезпечення режиму узгодження цієї антени з
фідерною лінією.
Остаточні результати заокруглити до одного знаку після коми.
АФП 20/21
5

6.

На
частоті
f=600
МГц
комплексний
опір
антени
складає
ZH=RH+jXH=100+j100 Ом. Антена підключена до фідерної лінії з
повітряним заповненням і хвильовим опором W=50 Ом.
Вираз для розрахунку довжини
розімкненого шлейфа
l XX
Wch
arctg
X ch
Вираз для розрахунку довжини
замкненого шлейфа
lKЗ
АФП 20/21
X
arctg ch
Wch
6

7.

РОЗВ’ЯЗОК
Спочатку розраховуємо допоміжні дані.
На частоті 600 МГц довжина хвилі в лінії, яка заповнена повітрям, дорівнює:
c
3 108
0,5 м
f 600 106
постійна поширення в лінії:
2
2
4 12,566 рад/м
0,5
1. розраховуємо параметри узгодження:
Z H W 100 j100 50 50 j100
0,538 j 0,308
Z H W 100 j100 50 150 j100
KCX
1 1 0,62
4,26
1 1 0,62
0,5382 0,3082 0,62
1 1 0,622 0,616
2
Приблизно 40% потужності втрачається!
АФП 20/21
7

8.

2. В даному прикладі реактивна складова опору навантаження має
індуктивний характер, тому вибираємо розімкнений шлейф. Опір шлейфа
має бути рівний:
X ch X H 100
Ом,
а довжина шлейфа:
l XX
W
arctg ch arctg 50
X ch
100 0,464 0,037
м ( або 37 мм).
12,566
12,566
Такий шлейф має бути увімкнений безпосередньо біля навантаження
(антени) і послідовно з нею
АФП 20/21
8

9.

3. Після компенсації реактивної складової навантаження шлейфом
застосуємо чверьхвильовий трансформатор для узгодження активної
складової опору антени з фідерною лінією. Хвильовий опір
трансформатора визначається виразом:
W RH W 100 50 70,7 Ом
довжина чвертьхвильового трансформатора складає
l
4
0,5
0,125 м (125 мм)
4
Відповідь: Коефіцієнт стоячої хвилі в лінії до узгодження КСХ=4,26;
довжина
розімкненого
шлейфа
lХХ=37
мм
хвильовий
опір
чверьхвильового
трансформатора
WTP=70,7
Ом,
довжина
трансформатора lТР=125 мм.
АФП 20/21
9

10.

Другий спосіб
АФП 20/21
10

11.

Для точки А (максимум напруги в лінії на відстані lA від навантаження):
WTA W KCX
Для точки В (мінімум напруги в лінії на відстані lВ від навантаження):
WTB
W
KCX
АФП 20/21
11

12. Двоступінчастий λ/4 трансформатор

W 1 W RH W
W 2 RH RH W
АФП 20/21
12