Фтороппаст арпироданмый фольгированнш

Стенлвтекстолит фопьгироваииый СФ-г

1,4 о,в

г,1 j,9

Рис. 13.8

лоскового проводника 3. Ширина металлического основания должна быть не менее 5 ... 6 а, расстояние между соседними проводниками-не менее 3 ... 4 а. Изготавтаваются методом травления из односторонних или двусторонних листовых фольгированных материалов-фольгиро-ванного стеклотекстолита СФ-2 (е = 6, tg6 = = 25-10 на частоте 10* Гц), фольпгоованного фторопласта ФФ-4 (е = 2, tg6 = 3 10~* на частоте 10° Гц), фольгироваиного фторопласта со стеклотканью ФАФ-4Д СКЛ (е = 2,5; tg 6 = 8 х X 10 * на частоте 10* Гц), фольгироваиного листового материала ФЛАН (е от 2,8 до 16 в

Zi,Oti

т

110 100 90 80 70 60 50 кО

о 1 Рис. 13.9

Ч а,пп

2,22

2,18

2,14

2,10

2,06

2,02

1,38

1,34 1,90

зависимости от марки, tg5 = 15-10~* на частоте 10° Гц). Применение двусторонних фольгированных материалов позволяет использовать фольгу, на одной стороне платы в качестве металлического основания (земли), а на другой-для получения полоскового рисунка требуемой конфигурации.

Полосковые линии изготавливаются также методом тонкопленочной технологии на керамических подложках (поликор) с е = 9,6 и tg5 - = 1 10 * на частоте 10° Гц.

Размеры поперечного сечения полосковых линий с z, = 75 Ом и z, = 50 Ом, изготовленных из различных материалов, приведены на рис. 13.8. Зависимость и полосковой линии из материала ФАФ-4Д СКЛ толщиной 1 мм от ширины полоскового проводника а показана на рис. 13.9.

Режимы работы линий передач

Режим работы линии передачи зависит от соотношения между z, и z, и характеризуется коэффициентом бегущей волны КБВ и коэффициентом отражения от нагрузки р:

КБВ = и„ уи ,р = и^ ,

где и„,д-минимальное напряжение в линии (в узле напряжения); U-максимальное напряжение в линии (в пучности напряжения); U -амплитуда отраженной волны: и„.д-амплитуда падающей волны.

Коэффициент бегущей волны и коэффициент отражения связаны соотношением

КБВ = 1 - р/(1 -I- р); р = 1 - КБВ/(1 -I- КБВ).

Коэффициент стоячей волны .КСВ-величина, обратная КБВ:

КСВ = 1/КБВ.

Режим бегущей волны. Линия нагружена иа чисто активное сопротивление, равное волновому (z, = z, = R), отраженная волна в линии отсутствует, КБВ = 1, р = 0. Входное сопротивление линии чисто активно и равно волновому (z = R = zj, мощность, отдаваемая источником в линию, полностью поступает в нагрузку.

Режим стоячей волны. Линия нагружена на чисто реактивное сопротивление (индуктивность или емкость), либо разомкнута, либо замкнута. Падающая волна напряжения полностью отражается от конца линии (U = U , КБВ = О, р = 1. Входное сопротивление линии практически чисто реактивно, перенос мощности вдоль линии отсутствует.

Промежуточный режим. Линия нагружена на чисто активное сопротивление, ие равное волновому, либо на комплексное сопротивление. Падающая волна частично отражается от конца линии (U p < и„ ), О < КБВ < 1; 1 > р > О, входное сопротивление линии в узлах и пучностях напряжения чисто активно (соответственно z.K£B и zBB), в остальных сечениях линии-комплексное. Мощность, отдаваемая источником в линию, частично поступает в нагрузку, частично от нее отражается.

13.3. ЭЛЕМЕНТЫ ФИДЕРНЫХ ТРАКТОВ

Согласующие устройства

Четвертьволновый трансформатор (рис. 13.10, а)-простейшее устройство, обеспечивающее согласование двух активных сопротивлений в полосе частот+ 20% от средней частоты. Выполняется в виде отрезка линии длиной где длина волны с учетом коэффициента укорочения п = у/ъ.

Волновое сопротнвление трансформирующе-го отрезка линии z,p = /RjRj, где R, и Rj-согласуемые сопротивления.

Пример. Рассчитать четвертьволновый трансформатор для согласования четырехэтажной антенны 8-го телевизионного канала (fp = 194 МГц) типа волновой канал (Rj = 75/4 Ом) с кабелем z, = 75 Ом (Rj = 75 Ом).

1. Волновое сопротивление трансформатора

= V75-(75/4) = 75/2 = 37,5 Ом.

Используем в качестве трансформатора два отрезка кабеля РК 75-4-15 (z, = 75 Ом), включенных параллельно.

2. Длина волны

Х,р = 300/f,p = 300/194 = 1,55 м.

3. Длина трансформатора (для кабеля РК 75-4-15 согласно табл. 13.1 п = у/ё. = 1,52)

4р = V(4n/6) = 1,55/(4-1,52) = 0,25 м.

Четвертьволновый трансформатор с компенсирующим шле <ол<-широкополосное согласующее устройство, работающее в полосе частот + 30% от средней частоты. Состоит из четвертьволнового трансформирующего отрезка линии и четвертьволнового короткозамкнутого отрезка линии (компенсирующий шлейф), включаемого параллельно низкоомным зажимам трансформатора, как показано на рис. 13.10, б, е. Волновое

6) и

Ri<R,

Rl R,<R,

сопротивление шлейфа zj, выбирается равным волновому сопротивлению трансформатора.

Частотно-независимые аттенюаторы и согласующие устройства на резисторах

Частотно-независимые аттенюаторы (с фиксированным затуханием) и согласующие устройства на резисторах выполняются в виде несимметричных и симметричных Т-образных (рнс. 13.11,0,6) или П-образных (рнс. 13.11, в, г) четырехполюсников.

Расчет аттенюатора по заданному волновому сопротивлению тракта z, (R = R = z,) и затуханию п (n = P., , где Р„ и Р,,-входная и выходная мощности) проводится по формулам:

а) Т-образный аттенюатор (рнс. 13.11,0,6)

R1 = R2 = z,

R3 = z,

y/-l.

v/n+ l

n-1

6) П-образный аттенюатор (рнс. 13.11, в, г) Rl=R2 = z.>+*-

R3 = z.

n-1 2v

Расчет согласующей цепи на резисторах по заданным согласуемым сопротивлениям (R и RJ и затуханию п проводится по формулам:

а) Т-образное согласующее устройство (рнс. 13.11,0,6)

R1 =

R2 R3

R (n+ l)-2yR R,n n-1

R,(n + 1) - 2yR R,n n-1

2yR R,n

]-0 O-y

КЗ K

Kt/2 KZ/2

K1/2

КЗ K

ХЛооТ 6)

-о 0-П

КЗ/г

Т Т о J л

КЗ/г

°1

б) П-образное согласующее устройство (рис. 13.11, в, г)

R1 =

(n-l)R

R2 =

:n+ l)yR-2v

(n-l)R,yRn . (n+ l)R -2V;iRr n- 1

R3=--yo;;.

В большом числе практических случаев необходимо рассчитать согласующую цепь на резисторах, имеющую минимально возможное затухание n i . Величина n i определяется отношением R,JRb:

-1+2

После расчета n i сопротивления согласующей цепи определяются по приведенным выше формулам при п = n i .

Пример. Рассчитать несимметричный Т-образный аттенюатор (рис. 13.11, а) на резисторах с затуханием 12 дБ (п = 16) при z, = 75 Ом.

R,=R2 = 2ei$::i = 75 = 45 Ом: Vn + 1 + 1

R3 = z. = 75b = 40om. n - 1 16-1

Пример. Рассчитать несимметричное Т-образ-иое согласующее устройство на резисторах (рис. 13.11, а) с минимально возможным затуханием для согласования 75-омного генератора с 50-ом-ной нагрузкой (RJR, = 75/50 = 1,5)

2R /R.x/R ;

.. = - -1+2-(--1 = 2 1,5 - 1 + 21,5(1,5- 1) = 3,74(5,75 дБ);

и(Пп.1п + 1) - 2л/м^в11т1

R1 =

.- 1

75(3,74 + 1) - 2у/75-50-3,74

= 44 Ом;

3,74 - 1 . Кн(п„, - l)-2VR R,n ,

,- 1

50(3,74+ I)-2775 50-3,74 3,74 - 1

= 0;

R3 = bl=86 0M.

hmln - 1

В Т-образных согласующих устройствах на резисторах с минимально возможным затуханием при любых согласуемых сопротивлениях (R и RJ R2 = О, в П-образных R2 = с . По-

этому рассчитывать следует только сопротивления R1 и R3.

Согласующие устройства на резисторах обеспечивают двустороннее согласование-как со стороны входа, так и со стороны выхода.

Амплитудные выравниватели

Амплитудные выравниватели представляют собой четырехполюсники, затухание которых меняется в зависимости от частоты по определенному закону. Назначение выравнивателей-коррекция частотных характеристик длинных кабельных линий, а также других радиотехнических устройств. Выравниватели не должны вносить рассогласования в цепи, поэтому схемы выравнивателей строятся так, чтобы их входное сопротивление не зависело от частоты. В некоторых выравнивателях частотно-независимы как входные, так и выходные сопротивления.

На рис. 13.12,а, б показаны схемы выравнивателей, затухание которых монотонно возрастает при увеличении частоты. Выравниватель по схеме на рис. 13.12,а имеет частотно-независимое входное сопротивление, а на рнс. 13.12,6-частотно-независимые входное и выходное сопротивления.

На рис. 13.12,в, г приведены схемы выравнивателей, затухание которых монотонно уменьшается при увеличении частоты. При этом выравниватель по схеме на рис. 13.12,в имеет частотно-независимое входное сопротивление, а иа рис. 13.12,г-частотно-иезависимые входное и выходное сопротивления. Выравниватели рис. 13.12,в, г могут быть использованы для коррекции частотных характеристик длинных кабельных линий, затухание которых возрастает при увеличении частоты.

Частотные характеристики затухания выравнивателей показаны на рис. 13.13. Кривая 1 относится к схемам на рис. 13.12,а, б, кривая 2-на рис. 13.12,в, г. На рис. 13.13 по горизонтальной оси отложена в логарифмическом масштабе обобщенная частота f/fo (f-текущая частота, fo-частота, на которой затухание выравнивателя

т т

,1 > Т 1 -

Рис. 13.12