Подключение линий передач к нагрузке с заданным сопротивлением (150572)

Посмотреть архив целиком

Задание


Необходимо обеспечить подключение линии передачи к нагрузке сопротивлением так, чтобы на частоте f0 линия передачи была согласована с нагрузкой. Выбрать метод согласования, рассчитать согласующее устройство и место его включения в ЛП. Определить частотный диапазон согласованного режима работы, в котором коэффициент бегущей волны не менее 0,8 (КБВ>0,8). Определить максимальную допустимую мощность, передаваемую в нагрузку и КПД линии на частоте f0 и границах диапазона.

Построить:

1) Графики зависимостей амплитуды напряжения (напряженности эл. поля) от координаты (в ЛП и согласующем устройстве) для частоты f0 и частот границ диапазона.

2) Частотные зависимости коэффициентов бегущей и стоячей волн: KБВ(f), KСВ(f).


Таблица 1

варианта

1–15

16–30

Тип линии передачи

Коаксиальная

РК 75–2.5–31

Двухпроводная

РД 50–0.87–21

Длина, м

10

25


Таблица 2

варианта

1–3

4–6

7–9

10–12

13–15

16–18

19–21

22–24

25–27

28–30

Сопротивление нагрузки , Ом

40+4i

42–10i

60+30i

75+50i

50+20i

10

40

10+5i

75–50i

40–4i



Таблица 3

варианта

1,4,7,10,13,16,19,22,25,28

2,5,8,11,14,17,20,23,

26,29

3,6,9,12,15,18,21,24,

27,30

Рабочая частота f0, МГц

200

400

800




Введение


Линией передачи (ЛП) называют устройство, ограничивающее область распространения электромагнитных колебаний и направляющее поток электромагнитной энергии к нагрузке. ЛП используют для передачи мощности от генераторов к потребителям, для образования резонансных систем – объемных резонаторов и колебательных контуров с распределенными параметрами, для трансформации полных сопротивлений нагрузок.

В радиосистемах используются различные линии передачи. Выбор конкретного типа ЛП определяется назначением и параметрами радиосистемы, условиями ее работы и решающим образом зависит от используемого диапазона длин волн и передаваемой мощности. Наиболее распространенные типы линий передачи для различных диапазонов волн представлены в таблице 1.


Таблица 1

Линии передачи СВЧ

Проволочные

Радиочастотные

Волноводы

Открытого типа

Двухпроводные

многопроводные

коаксиальные

симметричные

коаксиальные

прямоугольные

круглые

со спец. сечением

полосковые и микрополосковые

поверхностных волн

диэлектрические

лучевые волноводы

волоконно-оптические

Гектометровые, метровые и дециметровые волны

Дециметровые, сантиметровые и миллиметровые волны

Метровые, дециметровые и сантиметровые волны

Миллиметровые волны и волны оптического диапазона



Расчет


Вначале вычислим коэффициент отражения от нагрузки



Далее вычислим коэффициент стоячей волны в ЛП между нагрузкой и трансформатором



Максимальная мощность в двухпроводной ЛП

Максимальная мощность в нагрузке



Максимально действующее напряжение стоячей или бегущей волны



Зависимость коэффициента отражения от расстояния l до нагрузки имеет вид



где – коэффициент отражения нагрузки в сечении



Требуется определить такое значение электрической длины линии , при которой сопротивление будет действовать, в этом случае возможно согласование при помощи – трансформатора.

Из последнего выражения получим



только в этом случае сопротивление будет действительным



Решением уравнения является корень

Тогда

Выбираем наименьшее значение и вычисляем расстояние, на котором должен быть включен трансформатор




Определим сопротивление нагрузки четвертьволнового трансформатора и проверим, действительно ли оно. Сопротивление найдем через коэффициент отражения



Также проверим по формуле



Вычислим волновое сопротивление ЛП четвертьволнового трансформатора для согласования генератора с внутренним активным сопротивлением с произвольной нагрузкой



Вычислим коэффициент отражения от трансформатора



Построение графика распределения амплитуды


В ЛП между трансформатором и нагрузкой напряжение определяется так



График строим для случая максимальной мощности




В трансформаторе напряжение определяется по формуле



Для случая максимальной мощности имеем




Тогда график будет иметь вид




Вычислим КПД линии на частоте , при которой коэффициент затухания




Pвх – мощность выделенная в нагрузке, PГ – мощность падающей волны, отдаваемой генератором в ЛП.





Вывод



В ходе данной работы мы обеспечивали согласованное подключение ЛП к нагрузке с заданным сопротивлением. В качестве согласующего устройства выбран четвертьволновый трансформатор, рассчитано сопротивление трансформатора и место включения его в линию передачи. Определена максимально допустимая мощность в нагрузке и КПД линии на заданной частоте. В ходе работы построены графики зависимостей амплитуды напряжения от координаты, коэффициента бегущей волны от длины волны KБВ(λ).




Список литературы



  1. В.В. Никольский, Т.И. Никольская, Электродинамика и распространение радиоволн: Учеб. пособие для вузов. – М.: Наука, 1989. – 544 с.

  2. Д.М. Сазонов, Антенны и устройства СВЧ: Учеб. для радиотехнич. спец. вузов. – М.: Высшая школа, 1988. – 432 с.: ил.


Случайные файлы

Файл
69025.rtf
156230.doc
54928.rtf
13048-1.rtf
63840.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.