КПД линии

С точки зрения затухания полосковая линия подобна коаксиальной линии. В случае сплошного диэлектрического заполнения затухание в ПЛ соизмеримо с КЛ, диаметр внешней оплетки которой равен 2в. Главное отличие от КЛ в том, что здесь нет оптимального с точки зрения потерь соотношения между размерами проводников.

а = const

b = const

a/b

Выбор типа линии и размеров поперечного сечения ведется исходя из заданного значения КПД, максимальной пропускаемой мощности Р_ДОП, работы на единственном типе колебания (одномодовый режим), в заданном диапазоне частот f_MAX-f_MIN, при минимуме вносимых искажений.

Линия должна обладать необходимой степенью экранировки (ЭМС) и разумеется конструктивно – экономические факторы (габариты, вес, стоимость и т.д.).

Распространение ЭМВ в линиях конечной длины

Обрыв линии передачи, подключение нагрузки и т. п. – эквивалентно изменению граничных условий.

На конце линии образуется новая структура поля отвечающая новым граничным условиям. Это изменение трактуют как появление в линии, кроме основной (падающей) волны, волны, распространяющейся от конца к началу (отраженной), причем, если линия работает в одномодовом режиме, то структура отраженной волны не отличается от падающей.

Коэффициент отражения в любом сечении линии: .

Наличие отраженной волны приводит к изменению входного сопротивления отрезка линии.

Рассмотрим несколько частных случаев:

1. ХОЛОСТОЙ ХОД Zн=¥ (режим стоячих волн).

Вместо интегральных характеристик U и I будем использовать более универсальные – дифференциальные характеристики E и H.

Чтобы не учитывать высшие типы волн, следует рассматривать поле в линии на расстоянии нескольких длин волн в линии.

			iXвх

.

1. КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ Zн=0 (сдвиг кривых для E и H на l/4).

3. ПРОИЗВОЛЬНАЯ РЕАКТИВНАЯ НАГРУЗКА.

При реактивной нагрузке, активная мощность в ней выделяется и модуль /R/=1.

Задачу проще всего решать заменяя сосредоточенную L или C на отрезок линии, т.е: ,

(замена на отрезок с ХХ) ctg hl=-X_L/Zв, тогда и т.п.

4.ЧИСТО АКТИВНАЯ НАГРУЗКА (Zн=Rн).

Возможны два случая активной нагрузки:

1. Rн>Zв, R_н2<R_н1, КБВ=Zв/Rн.

2. Rн<Zв, КБВ=Rн/Zв.

Rн₁

В обоих случаях режим работы линии – смешанный.

Амплитуда отраженной волны меньше падающей (часть энергии потребляется нагрузкой).

5. СОГЛАСОВАННЫЙ РЕЖИМ (Rн=Zв).

КБВ=1, R=0, . При этом отношение Е к Н в любом сечении – постоянно.

Фаза меняется по линейному закону.

Режим наиболее желательный (бегущая волна), Zвх не зависит от частоты и Zвх=Zв.

Теоретически полное согласование возможно, но на практике обычно КБВ»0,9¸0,95 и, следовательно, входное сопротивление – комплексная величина.

Rвх/Zв

i(Xвх/Zв)

	λ/4

Как видно из графиков Хвх везде конечна, а вблизи с l/4 почти совпадает с графиком для линии в режиме ХХ – можно использовать для приближенных расчетов.

Активная составляющая при своем изменении обязательно проходит через точку Rвх=Zв, но при этом Хвх¹0.

Если начало координат сместить в точку 0¢, то это будут зависимости для , .

6. КОМПЛЕКСНАЯ НАГРУЗКА.

В этом случае, как и в предыдущем имеет место режим смешанных волн, отличие в дополнительном фазовом сдвиге на нагрузке.

КБВ рассчитывают по формуле: , где .

А расстояние от нагрузки до ближайшего максимума равно l (и можно использовать прежние формулы с учетом z+l): .

7. ЛИНИЯ С ПОТЕРЯМИ.

Не вдаваясь в подробности отметим, что за счет потерь амплитуда должна уменьшаться при удалении от генератора, например при холостом ходу:

КПД – отношение активной мощности Р_Н , выделяемой в нагрузке к активной мощности, подводимой ко входу: h=Р_Н/Р.

Если в линии режим бегущей волны (R_Н=Z_В), то .

Е и Н связаны через сопротивление линии и h=е^-2LZ»1- 2LZ.

Если нагрузка не согласована, надо учитывать отражение: .

После подставки: h=е^-2LZ(1-R²).

Из графика, там, где потери малы, h для различных КБВ почти совпадают (LZ<0,1).

В диапазоне КВ особой степени согласования не надо и допустимы значения КБВ≥0,3 ¸0,5.

В диапазоне СВЧ КБВ³0,8¸0,9.

Дата добавления: 2014-01-06