Согласование четвертьволновым трансформатором., Вопрос чайника. Опции

[Pavel_I]

Имеется линия А и активная нагрузка. Волновое сопротивление линии А не равно сопротивлению
нагрузки. Для их согласования используется линия В в четверть длины волны, сопротивление
которой выбрано надлежащим образом.

В такой схеме линия А работает на согласованную с ней нагрузку - КСВ = 1, в линии имеется только
прямая волна, отраженной волны нет.

В линии В КСВ > 1, имеется отраженная от нагрузки волна.

Вопрос: что происходит с отраженной мощностью в согласующем отрезке.


Прошу прощения, если написал полную глупость.

[mother]

Ну ладно. Начнём с начала.
Первое - что значит согласование?
Я ещё в начале хотел сказать, что согласовавать обычно принято импедансы, а не линии. Так как если говорят о линии, подразумевают, что она всё-таки кончается какой-то нагрузкой! Естественно для простоты мы считаем, что потерь в линии нет! То есть вопрос стоит так - согласуем два импеданса. А между ними могут быть линии, волноводы, сосредоточенные элементы и т. д. Главное, считаем, что нет излучения. Перед тем как мы перейдём к расспределённой линии, поймём, что происходит на сосредоточенных элементах L и C. для простоты можем принять, что они согласуемые импедансы - активные (без реактивностей). Дальше. Что значит - согласовать? Это значит привести на выходе генератора ток и напряжение в фазе и кроме того напряжение должно быть ровно половина от максимального напряжения генератора. (хх) И всё. Собственно L и C только это и делают - меняют фазу и амплитуду на выходе генератора нужным образом. Вместо напряжения можно говорить о токе - ничего не меняется.
Когда мы ставим между двумя нагрузками распределённую линию - она должна выполнить ту же задачу - таким образом закрутить фазу и амплитуду на выходе генератора перед согласующей линией, чтобы напряжение и ток были бы в фазе и кроме того напряжение должно быть половиной от максимального. Тогда вся мощность, которая может выдаваться генератором будет поступать в нагрузку (ей больше некуда деваться). Генератор со своим выходным сопротивлением, как бы и не знает , что там дальше творится - толи согласующая линия, то ли волновод, то ли L и C элементы. Он видит только подходящие условия на выходе. после его внутреннего сопротивления, при котрых он может отдавать максимальную мощность. А отличие распределённой от сосредоточенной в том, что что вдоль линии от генератора к нагрузке мы можем увидеть постепенное нарастание/уменьшение амлитуды напряжения при постепенном уменьшении/нарастании амплитуды тока.
Зачем тут вводить понятие стоячей волны между импедансами - мне непонятно. А тем более диафрагма? ИМХО
С ув. Михаил

Сообщение отредактировал mother - Jan 29 2006, 15:43

[navuho]

Очень сумбурно изъясняете и от этого непонятно. Согласовывать принято именно направленные линии передач (ака волноводы),
импедансы - лишь частный случай одномодовой TEM линии, когда векторы E и H перпендекулярны и
отношение их комплексных амплитуд постоянно в любой плоскости z=const. Для произвольных волноводов сие не верно.

Первое - что значит согласование?

Согласование есть отсутствие отражения ---> отстутствие волн, бегущих в обратном (к генератору) направлении.

Когда мы ставим между двумя нагрузками распределённую линию - она должна выполнить ту же задачу - таким образом закрутить фазу и амплитуду...

Линия без потерь никаким образом "крутить" амплитутуду не может, только фазу.

А отличие распределённой от сосредоточенной в том, что что вдоль линии от генератора к нагрузке мы можем увидеть постепенное нарастание/уменьшение амлитуды напряжения при постепенном уменьшении/нарастании амплитуды тока.

Нарастание/уменьшение оно у вас во времени или пространстве ? Если в пространстве - то это признак стоячей волны (в бегущей амплитуда = const).
А если во времени, то у TEM линии напряжение и ток - синфазны. Что вы имели ввиду ?

Зачем тут вводить понятие стоячей волны между импедансами - мне непонятно.

А за тем, что наличие стоячей волны приводит к перенапряжению ---> пробою
А потом фидеры горят (вместе с башней)...

[mother]

Очень сумбурно изъясняете и от этого непонятно. Согласовывать принято именно направленные линии передач (ака волноводы),
импедансы - лишь частный случай одномодовой TEM линии, когда векторы E и H перпендекулярны и
отношение их комплексных амплитуд постоянно в любой плоскости z=const. Для произвольных волноводов сие не верно.


Согласен, что быстрый ответ - не есть лучший ответ

Первое - что значит согласование?

Согласование есть отсутствие отражения ---> отстутствие волн, бегущих в обратном (к генератору) направлении.

Конечно. Просто то же самое я хотел сказать в терминах напряжений и токов

Когда мы ставим между двумя нагрузками распределённую линию - она должна выполнить ту же задачу - таким образом закрутить фазу и амплитуду...

Линия без потерь никаким образом "крутить" амплитутуду не может, только фазу.


Как раз, когда вы помещаете зонд в линию без потерь вы и видите там распределение напряжения вдоль линии, - конечно, если в линии есть отражения! Так и измеряют ведь КСВН! Хотя линия линейна. И вообще, что делает тогда четвертьволновая линия согласования, если не меняет амплитуду?

А отличие распределённой от сосредоточенной в том, что что вдоль линии от генератора к нагрузке мы можем увидеть постепенное нарастание/уменьшение амлитуды напряжения при постепенном уменьшении/нарастании амплитуды тока.

Нарастание/уменьшение оно у вас во времени или пространстве ? Если в пространстве - то это признак стоячей волны (в бегущей амплитуда = const).
А если во времени, то у TEM линии напряжение и ток - синфазны. Что вы имели ввиду ?


Да, у нас есть распределение напряжения вдоль согласующей линии. Но! У вас не будет ни одного узла и ни одной пучности! В этом и есть главное отличие. Изменение напряжения и тока вдоль линии будет плавным от начала линии и до конца, то есть до нагрузки. Так ведь? Помещая зонд вдоль согласующей линии, вы увидите изменение поля, но вы не сможете измерить КСВН, так как не найдёте ни одной пучности и ни одного узла! Простой опыт - вы хотите согласовать нагрузку 100 Ом с генератором 25 Ом. Вы ставите между ними 50-омную линию и видите то о чём я вам говорил - линейная линия крутит и напряжение и фазу, но измерить КСВН вы в ней в этой линии не можете в принципе, из-за самого определения КСВН, как отношения амплитуд поля в экстремумах. Нет их просто!

Зачем тут вводить понятие стоячей волны между импедансами - мне непонятно.

А за тем, что наличие стоячей волны приводит к перенапряжению ---> пробою
А потом фидеры горят (вместе с башней)...

Когда башни горят - это плохо! Собственно именно поэтому никто и не согласует антенну перед её зажимами! Именно поэтому антенна и должна быть идеально согласована с подводящим фидером! А все согласования именно поэтому и делают до передачи мощности в питающий кабель.

Сообщение отредактировал mother - Jan 29 2006, 23:26

[navuho]

И вообще, что делает тогда четвертьволновая линия согласования, если не меняет амплитуду?...

Да, у нас есть распределение напряжения вдоль согласующей линии. Но! У вас не будет ни одного узла и ни одной пучности!

Так, в главном, наконец, сошлись. В согласующей линии B есть распределние максимумов напряжений или СТОЯЧАЯ ВОЛНА.
Естественно она будет не чистой, стоячей волной с характерными узлами и пучностями ( это было бы только в случае КЗ)
Она будет примешена к бегущей. Но что я хочу подчеркнуть, так это то, что максимум напряжения в линии B будет ВЫШЕ, чем в линии А.
Каким бы идеальным не было согласование.
И еще. Линия, сама по себе никаким образом не меняет амплитуду (это высказывание физически неверно).
Амплитутда поля устанавливается в результате интерференции волн бегущих в противоположных направлениях.
Прочитайте книжку Pozar-а, там все детально расписано.

... вы увидите изменение поля, но вы не сможете измерить КСВН, так как не найдёте ни одной пучности и ни одного узла!

То что вы не можете что-то измерить, не означает, что этого нет.
Есть изменение поля - значит есть стоячая волна. Другого быть не может.
Если интересно, можно просчитать отражения от мест стыковки двух линий и от нагрузки.
И затем, использую Ansoft Designer или CST DS-studio, убедиться в наличие отраженной волны в линии В.

Именно поэтому антенна и должна быть идеально согласована с подводящим фидером!

Тут, хотелось бы уточнить. Идеальное согласование это полное отсутствие отражений от самой антены.
Что невозможно принципиально. Приходится согласовывать с помощью дополнительных элементов в подводящем тракте.
И как бы идеально в результате вы не согласовали антенну с фидером, это всегда даст перенапряжение в месте согласования.

На этом все, спасибо за дискуссию. Надеюсь она была полезной !