Диаграммы полных сопротивлений (диаграммы Вольперта)

Круговая диаграмма полных сопротивлений устанавливает вза­имную связь между составляющими полного сопротивления нагрузки, нормированных к волновому сопротивлению волновода (R_H/Z_в, X_H/Z_в), и модулем и фазой коэффициента отражения |Г_Н| и j_Н. Вместо значений |Г_Н| можно использовать значения коэффициента бегущей волны К_БВ или коэффициента стоячей волны К_СВ, т.к. они связаны между собой.

Приведенные вместе на одном рисунке, окружности R_H/Z_в=const (рис. 2.12) и окружности X_H/Z_в=const (рис. 2.13), образуют круговую диаграмму полных сопротивлений в полярной системе координат. Каждая точка этой круговой диаграммы соответствует нормированному комплексному сопротивлению.

Центры окружностей постоянных значений активного нормированного сопротивления лежат на прямой, которая является осью симмет­рии круговой диаграммы. На этой оси нанесены значения активных нормированных сопротивлений от нуля до бесконечности. Значения К_БВ совпадают на этой оси со значениями нормированного актив­ного сопротивления от 0 до 1, а значения К_СВ совпадают со значениями нормированного активного сопротивления на этой оси от 1 до бесконечности.

Центры окружностей постоянных значений нормированного реак­тивного сопротивления лежат на прямой, перпендикулярной оси симметрии круговой диаграммы и находятся вне диаграммы. Зна­чения реактивных сопротивлений нанесены на внешней окружности, центр которой находится на оси диаграммы в точке R_H/Z_в=1. Две внешние окружности круговой диаграммы отградуированы в относительных сдвигах волн Dz/l=(z_min-z_minКЗ)/l к генератору и к нагрузке (за точку отсчета берется координа­та узла z­_minКЗ при короткозамыкающей нагрузке).

Значения нормированных реактивных сопротивлений в правой части круговой диаграммы имеют индуктивный, а в левой части – емкостной характер. На круговой диаграмме может быть укреплена прозрачная линейка, вращающаяся относительно центра диаграммы. На линейке могут быть нанесены деления, соответствующие значениям К_БВ, |Г| или К_СВ.

Исходными данными для определения нормированного значения сопротивления нагрузки являются величина нормированного сдвига Dz/l, значение К_БВ (К_СВ или |Г_Н|). Сна­чала определяется величина нормированного сдвига Dz/l=(z_min-z_minКЗ)/l, причем за положительное направ­ление принимается такое, при котором координата минимума амплитудного распределения z_min ближе к генератору, чем координата узла при коротком замыкании.

Найдя значение нормированного сдвига волны Dz/l к генератору (к нагрузке), необходимо отложить это значение на внеш­ней окружности круговой диаграммы и соединить эту точку воображаемой пря­мой линией (прозрачной линейкой) с центром диаграммы (R_H/Z_в=1). Далее необходимо провести окружность с радиусом, равным значению К_БВ в вол­новоде. Центр этой окружности также находится в центре кру­говой диаграммы. Точка пересечения, проведенной прямой линии и окружности К_БВ, обладает комплексным нормированным сопро­тивлением. Значение активной составляющий этого сопротивления определяется путем переноса этой точки по линиям окружности активного сопротивления (или параллельно ей) на ось симметрии круговой диаграммы, где отложены значения R_H/Z_B, а значение реактивного сопротивления – путем переноса точки пересечения по линии окружности реактивного сопротивления (или параллельно ей) на внутреннюю окружность круговой диаграммы (см. рис.2.14, 2.15).

Пример 1: Dz/l (к генератору)=0,112; К_БВ=0,33; Z_H/Z_B=0,5+i0,7.

Пример 2: Dz/l (к нагрузке)=0,188; К_БВ=0,33; Z_H/Z_B=1,4–il,4.

Полное комплексное сопротивление нагрузки определяется путем перемножения комплексного нормированного сопротивления на волновое сопротивление направляющей системы Z_В.

Значение Z_B для коаксиального волновода равно 50 Ом, а для прямоугольного волновода Z_B можно рассчитать по формуле (2.2).

Рис. 2.15. Круговая диаграмма полных сопротивлений

ЗАДАНИЕ К РАБОТЕ

3.1. Изучить устройство, принцип действия волноводной измерительной линии.

3.2. Рассчитать и установить одноволновый режим в волноводе.

3.3. Снять амплитудное распределение поля в волноводе при различных нагрузках. Определить значения длины волны и коэффициент бегущей волны (К_БВ) в линии.

3.4. По экспериментальным данным определить характер и величину сопротивления нагрузки. Сравнить расчётные и полученные с помощью диаграммы Вольперта значения сопротивления нагрузки.

3.5. Рассчитать значения длин волн в прямоугольном волноводе при поочередном заполнении его различными видами диэлектриков.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: