2.6.2 Входное сопротивление линии

Отношение напряжения к току на входе длинной линии на­зывается входным сопротивлением линии:

На рис. 2.55 приведены графики изменения входного сопро­тивления в зависимости от длины линии.

Из рис. 2.55, а видно, что разомкнутая на конце линия длиной меньше λ/4 обладает емкостным сопротивлением, а больше λ/4 — индуктивным. При длине линии, равной λ/4, ее входное сопротив­ление равно нулю, а при длине λ/2 — бесконечности.

Четвертьволновый отрезок линии, разомкнутой на конце, эк­вивалентен последовательному резонансному контуру, так как сопротивление такого контура также равно нулю.

Полуволновый отрезок линии, разомкнутой на конце, эквива­лентен параллельному резонансному контуру, поскольку его со­противление, так же как и входное сопротивление линии, равно бесконечности.

Линия длиной 3λ/4, 5λ/4, разомкнутая на конце, ведет себя так же, как четвертьволновая линия.

Отрезки линии длиной λ, 3λ/2, 2λ и т. д. аналогичны полувол­новому отрезку.

Замкнутая на конце линия (рис. 2.55, б) длиной меньше λ/4 обладает индуктивным сопротивлением, а больше λ/4 — емкост­ным.

Отрезки линии, замкнутой на конце, длиной λ/4, 3λ/4, 5λ/4 и т. д. имеют бесконечно большое входное сопротивление и экви­валенты параллельному резонансному контуру.

Замкнутые на конце линии длиной λ/2, λ, 3λ/2 и т. д. обладают нулевым входным сопротивлением и эквивалентны последова­тельному резонансном контуру.

2.6.3 Типы фидерных линий и их применение

В радиолокационных станциях для передачи высокочастотной энергии от передатчика к антенне и от антенны к приемнику в качестве фидеров используются: двухпроводные открытые и эк­ранированные линии, коаксиальные (концентрические) линии и радиоволноводы (рис. 2.56). Наибольшее применение имеют ко­аксиальные фидеры и радиоволноводы.

Коаксиальная (концентрическая) линия (рис. 2.56, в, г) имеет внутренний провод и окружающий его металлический цилиндр или сетку, выполняющие одновременно роль второго провода и экрана. Пространство между ними заполнено диэлектриком с малыми потерями (полистирол, полиэтилен, высокочастотная резина).

Коаксиальная линия может быть жесткая и гибкая. Внешний провод в жестких линиях представляет собой металлический ци­линдр, а в гибких — медную сетку.

Для уменьшения потерь в диэлектрике в некоторых коакси­альных линиях для изоляции внутреннего провода экрана (второго провода) применяются шайбовые изоляторы. Экран (об­ратный провод) сверху покрывается защитной оболочкой из ре­зины или полихлорвинилового пластика. Оболочка предохраняет линию от механических по­вреждений влаги.

Промышленностью выпу­скаются коаксиальные фидеры с волновым сопротивлением 50—160 Ом. Электромагнитное поле ко­аксиальной линии сосредото­чено между центральным про­водом и экраном, поэтому в ней отсутствуют потери на излуче­ние. Однако с увеличением ча­стоты колебаний, передавае­мых по линии, возрастают по­тери в диэлектрике и потери на нагревание проводов.

Передача больших мощно­стей по линии во избежание пробоя требует увеличения толщины диэлектрика, что приводит к значительному возрастанию диаметра внеш­него провода (экрана). Это ограничивает применение ко­аксиальных линий областью метровых и дециметровых волн (до 10 см).

В радиолокационных стан­циях коаксиальные линии при­меняются в качестве фидеров, колебательных контуров, «метал­лических» изоляторов, для согласования различных элементов ан­теннофидерного тракта и т. д.

Передача электромагнитной энергии от передатчика к антен­не и от антенны к приемнику в сантиметровом, а иногда и деци­метровом диапазоне волн осуществляется по полым металличе­ским трубам, называемым радиоволноводами или волноводами.

Волноводы бывают круглого или прямоугольного сечения (рис. 2.56,д). Электромагнитная энергия распространяется внутри волновода. Вследствие большой поверхности волновода актив­ные потери энергии в нем незначительны; потери на излучение в диэлектрике отсутствуют, так как экраном является сам волновод, а диэлектриком — воздух.

Волновод можно рассматривать как двухпроводную линию, с подключенным к ней бесконечно большим числом четвертьволно­вых замкнутых на конце отрезков, непосредственно соприкаса­ющихся друг с другом.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие линии называются длинными и для чего они приме­няются?

2. Что называется бегущей волной и как в линии образуются стоячие волны?

3. Дать определение коэффициента бегущей волны.

4. Какие фидерные линии применяются в радиолокационной технике?