Рис 2.8. Принципиальная схема получения бегущей волны в линии

практически с малыми потерями), отношение максимального напряжения t/макв в рассогласованной линии к напряжению V в согласованной линии определяется формулой

1/макс/1/=1/у-

При достаточно высоком /Сбв в линии ее входное сопротивление, являющееся нагрузкой для генератора, имеет значительную активную составляющую и мало зависит от длины линии. Это обеспечивает нормальную работу генератора.

Кроме того, как указывалось в § 2.1, КПД в линии с потерями получается максимальным в случае бегущей волны, что делает возможным передачу максимальной мощности в нагрузку. На рис. 2.8 показана принципиальная схема получения бегущей волны в линии, нагруженной на конце сопротивлением Za, не равным волновому сопротивлению линии Zb. Между нагрузкой и линией включается переходное устройство, которое может обеспечивать согласование по одному из следующих методов: согласование по методу В. В. Татаринова с помощью реактивного сопротивления; методу ступенчатых и плавных переходов; методу поглощения отраженной волны.

Наиболее простой и удобный метод согласования на одной частоте (или в узкой полосе частот) разработал в 1931 г. проф. В. В. Татаринов. По этому методу на некотором определенном расстоянии от конца линии (от нагрузки), где активная составляющая проводимости линии равна волновой, включается параллельно линии, реактивное сопротивление, компенсирующее реактивную составляющую проводимости линии.

Нетрудно убедиться, что в линии между генератором и точками подключения реактивного сопротивления при этом установится бегущая волна. В качестве реактивного сопротивления используется отрезок вспомогательной линии (реактивный шлейф, индуктивный мостик), длина которой изменяется с помощью короткозамыкающей перемычки. Для коаксиальных экранированных линий и волноводов, когда трудно подбирать место подключения реактивног® шлейфа, применяются два или три настраиваемых шлейфа, включаемые недалеко от нагрузки на расстоянии четверти волны друг от друга.

Когда нагрузка линии (антенна) имеет чисто активное сопротивление R&, не равное волновому сопротивлению линии Zb, согласование на фиксированной волне можно осуществить с помощью так называемого четвертьволнового трансформатора. В этом случае переходное устройство (см. рис. 2.8) представляет собой отрезок линии длиной в четверть волны, включаемый между нагрузкой и основной линией передачи, имеющей волновое сопротивление

а сопротивление со стороны входных зажимов переходного устройства будет равно Zb и в линии установится бегущая волна.

Рис 2.9. Эскиз плавного перехода для согласования двух коаксиальных линий с разными волновыми сопротивлениями

экран /.-о

-\-,

Рис. 2.10. Симметрирующее устройство в виде трансформатора

Рис. 2.11. Симметрирующее устройство типа «1/-колено>

Таким же образом можно осуществить согласование двух фидерных линий с разными волновыми сопротивлениями (на одной частоте).

Для широкополосного согласования линий с разными волновыми сопротивлениями можно применять отрезок линии с плавно изменяющимся волновым сопротивлением, включаемый между согласуемыми линиями. Эскиз такого плавного перехода для коаксиальных линий с воздушным диэлектриком и наружным экраном неизмененного диаметра показан на рис. 2.9. Внутренний проводник перехода имеет форму усеченного конуса. Длина перехода должна быть не меньше половины длины максимальной волны диапазона, в котором осуществляется согласование.

Плавный переход при согласовании линий можно заменить многоступенчатым с постепенным изменением волнового сопротивления от ступени к ступени.

Симметрирующие устройства. Непосредственное присоединение коаксиального несимметричного кабеля к симметричной двухпроводной линии (или антенне) нарушает симметрию токов в последней и приводит к появлению тока на наружной поверхности экрана коаксиала, что недопустимо, так как приводит к излучению фидерной линии.

Поэтому для соединения коаксиального фидера с симметричной линией (или антенной) применяются специальные переходные устройства, называемые симметрирующими. К ним предъявляют следующие требования: ток на внешней оболочке (экране) коаксиального кабеля должен отсутствовать; токи на двухпроводной системе должны оставаться равными по амплитуде и противоположными по направлению; напряжения по отношению к плоскости симметрии должны быть на обоих проводах двухпроводной системы одинаковыми.

• Симметрирующее устройство может быть разных типов: трансформаторное, фазоинверторное, в виде симметрирующей щели, дроссельное и др.

На рис. 2.10 показано подобное устройство в виде трансформатора, первичная обмотка которого одним концом соединена с оболочкой (экраном) коаксиального кабеля, а вторым - с центральным проводом коаксиала; середина вторичной обмотки соединяется с экраном, а концы ее - с проводами симметричной системы (линии). Между обмотками устанавливается электростатический экран.

На рис. 2.11 показана схема фазоинверторного симметрирующего устройства, Называемого также устройством типа «У-колено». В нем центральный провод 16

дВухпроНоЗиый эиратрованный

-/оатиалтьш фидер

Рис. 2.12. Дроссельное симметрирующее устройство (типа «четвертьволновый стакан»)

Рис. 2.13. Диод типа p-i-n и его эквивалентные схемы

коаксиального фидера присоединяется к одному зажиму (А) симметричной линии, а от этой точки напряжение к другому зажиму (Б) симметричной линии подается через участок кабеля длиной 7,j,/2, где "к - длина волны в кабеле. Фаза напряжения на участке длиной "к изменяет свой знак на обратный. Поэтому к зажимам АБ подводится требуемое противофазное напряжение и к этим точкам можно присоединять симметричную линию. Оболочки всех отрезков кабелей соединены между собой и заземлены. Отметим, что [/-колено является трансформатором сопротивления: входное сопротивление нагрузки фидера Ф между точками A3 в 4 раза меньше, чем сопротивление нагрузки на зажимах АБ (3 - точка заземления).

Симметрирующее устройство дроссельного типа показано на рис. 2.12. Его называют таюке «четвертьволновый стакан». Здесь металлический цилиндр («стакан») длиной в четверть волны охватывает внешнюю оболочку коаксиального кабеля и припаян к ней с нижней стороны. Внешняя часть цилиндра соединяется с экраном двухпроводной экранированной линии.

Сопротивление нагрузки для коаксиальной линии при точной настройке «стакана» остается примерно равным входному сопротивлению симметричной линии в точках присоединения к коаксиальной линии.

Рассмотренное переходное устройство так же, как и «[/-колено», является узкополосным.

Фазирующие устройства (фазовращатели). Устройства, предназначенные для изменения фазы, называются фазовращателями.

Особенно большую роль играют фазовращатели в фазированных антенных решетках, где применяется большое число антенных элементов, соотношение фаз между которыми должно либо сохраняться неизменным, либо в процессе работы изменяться по определенному закону.

Имеются фазовращатели различных типов: механические, полупроводниковые, ферритовые.

В м.еханических фазовращателях для изменения фазы колебаний между двумя неподвижными сечениями линии передачи последовательно включается секция, например, «тромбонного» типа (подковообразной формы), длина которой механически изменяется с помощью скользящих контактов.

В другом варианте механического фазовращателя для волновода изменение фазы достигается, например, механическим погружением диэлектрической Пластины параллельно силовым линиям электрического поля Е в прямоуголь-