Главная  Коаксиальные и полосковые линии (СВЧ) 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

подается также па горизонтальные отклоняющие пластины осциллографа. В результате положению луча по горизонтали соответствует определенное значение частоты. Так как Рпац, теперь постоянна, то отраженная от нагрузки мощность однозначно определяется коэффициентом отражения от нагрузки, а следовательно, и коэффициентом стоячей волны напряжения. С детекторной головки, установленной Б направленном ответвителе отраженной волны, сигнал после усилителя подается на вертикальные отклоняющие пластины осциллографа. Чем больше этот сигнал, тем больше отраженная мощность, тем больше КСВН. Таким образом, светящаяся линия на экране осциллографа характеризует зависимость КСВН нагрузки от частоты.

Чтобы определить значение КСВН на определенной частоте, в тракт полуавтоматического измерителя КСВН между генератором и рефлектометром включают резонансный волномер. Сигнал с детектора волномера подают на электрод электронно-лучевой трубки, управляющий яркостью луча. Перестраивая волномер, мы перемещаем по светящейся линии на экране осциллографа более яркую точку. Частота ОВЧ колебаний ЛОВ ,б каждом положении этой яркой точки определяется по градуировочной кривой или по градуи-роБочной таблице волномера.

Направленный ответвитель можио использовать и для измерения выходной мощности СВЧ генератора. Для этого ответвитель включается так, чтобы ответвлялась часть мощности падающей волны Рпйп, которая измеряется измерителем мощности. При этом, конечно, надо с высокой точностью знать значения Lnepex в требуемой полосе частот. Такой способ измерения мощности особенно важен при измерении больших мощностей, когда появляется возможность применения менее сложных измерительных приборов, пригодных для измерения малых мощностей.

КОАКСИАЛЬНЫЕ ЛИНИИ И КОАКСИАЛЬНЫЕ КАБЕЛИ

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОАКСИАЛЬНЫХ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ

Коаксиальная линия передачи представляет собой два металлических проводника цилиндрической формы, расположенных один внутри другого так, что их оси совпадают. Внутренний проводник обычно сделан из сплошного металла или состоит из нескольких более тонких проводников, соприкасающихся друг с другом (в коаксиальных кабелях). Наружный проводник имеет вид металлической трубки, которая может быть сплошной трубкой или сплетена из тонких проволочек в виде цилиндрической металлической оплетки (в коаксиальных кабелях).

Электромагнитное поле в коаксиальной линии заключено в пространстве между внутренним, т. е. центральным проводником, и наружным проводником, который называют еще внешним проводником или оболочкой. При передаче по коаксиальной линии высокочастотной энергии по проводникам ее текут переменные токи, которые благодаря поверхностному эффекту сосредоточены в очень тонком слое металла, срставляощем единицы микрометров, причем этот СЛОЙ тем



f6Mbffle, чем выше электропроводность металла и чем вЬ1ше чистота сигнала (см. стр. 21).

Важно подчеркнуть, что слои металла, по которым протекают высокочастотные токи, всегда являются пограничными между металлом и диэлектриком, в котором распространяется электромагнитная волна. Таким образом, в коаксиальной линии высокочастотные токи текут по наружному слою центрального ироводника и по внутреннему слою оболочки. Благодаря этому свойству коаксиальная линия является полностью экранированной линией передачи электромагнитных волн.


ТУ Xix X X о 6 5 5 о о

хЫх xtxtx

к/г


Рис. 29. Структура электрического и магнитного полей бегущей волны типа ТЕМ в коаксиальной линип.

/ - распределение напряженности электрического поля вдоль длины линии (по синусоидальному закону) для фиксированного момента времени t.

Геометрическими параметрами коаксиальной линии, которые определяют ее электрические свойства, являются: диаметр центрального проводника d, внутренний диаметр оболочки D и длина I (рис. 29). Центральный цроводник отделен от оболочки слоем диэлектрика толщиной {D-d)/2 или диэлектрическими шайбами. В качестве диэлектрика обычно применяется полиэтилен или фторопласт. Их относительная диэлектрическая проницаемость е в зависимости от частоты сигнала и марки может быть равна от 2,1 до 2,8 (см. табл. 7).

Чтобы дать определение электрических параметров коаксиальной линии, рассмотрим ее отрезок длиной I (рис. 29), разомкнутый с обоих концов. ,В этом случае оболочка и центральный проводник изолированы друг от друга слоем диэлектрика. Другими словами, мы имеем цилиндрический конденсатор. Его емкость можно подсчитать по формуле

2toSo{ In Did*

где С-емкость в фарадах; / - длина в метрах; е - относительная диэлектрическая Проницаемость диэлектрика; во - электрическая по-



стоянная. В практической Международной системе единиц СЙ, которая используется в этой книге, ео=0,886-10-* Ф/м.

Важным параметром коаксиальной линии является ее так называемая погонная емкость Со, т. е. емкость цилиндрического конденсатора, приходящаясд на единицу его длины. Если выразить Со в ли-кофарадах (1 пФ=10-2 Ф), а длину в метрах, то из формулы для С, пФ/м можно получить:

С„ = 24,2

lg D/d

Другим электрическим параметром коаксиальной линии является ее погонная индуктивность Z.o, которая представляет собой сумму индуктиБностей наружного и центрального проводников, приходящихся иа единицу длины линии. Погонная индуктивность измеряется в Гн/м (генри на метр).

Г

Rq&z LqAz 4 --гуч-

EoAz

RqAz LqAz

RqAz LqAz

LgAz

\CnAz

EijAz

LoAz

.CnAz

LoAz

.CnAz

Рис. 30. Эквивалентные схемы коаксиальных линий, я -с учетом потерь; б -без учета потерь.

Так как. любой металлический проводник имеет хотя и малое, но конечное сопротивление, то это сопротивление применительно к коаксиальной линии удобно выражать через погонное активное сопротивление обеих токопроводящих жил Ro, измеряемое в Ом/м (ом на метр). Погонное сопротивление Ro характеризует тепловые потери в металлических проводниках коаксиальной линии. Наконец, диэлектрик между проводниками, еслиэто не вакуум или воздух, ие является идеальным, и его погонную проводимость обозначают Go и называют проводимостью изоляции. Величина Go выражается в Сим/м



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37