Полуволновый и Четвертьволновый трансформатор кратко

полуволновый трансформатор .

Полуволновый трансформатор это отрезков линий электрической длины .

В окрестности точки представить аргумент тригонометрических функций можно следующим образом:

(Для простоты предположено, что фазовая скорость в линии передачи не зависит от частоты.)

Полагая в (3.21) , и , т. е. удерживая величины первого порядка малости по , получаем

(3.22) где —нормированное волновое сопротивление трансформатора.

Полуволновый отрезок линии передачи на расчетной частоте не трансформирует сопротивления нагрузки, а преобразует его в самого себя. Однако на других частотах происходит изменение входного сопротивления, увеличивающееся с ростом отклонения частоты. Это обстоятельство может быть использовано, например, для коррекции частотной характеристики сопротивления нагрузки.

Ряд применений полуволнового трансформатора связан с тем, что нормированные напряжения на его входе и выходе равны по модулю и противоположны пo фазе. Это свойство используется в устройстве U-колено.

четвертьволновый трансформатор .

Четвертьволновой трансформатор — отрезок СВЧ линии передачи, длина которой (с учетом ее коэффициента укорочения) равна четверти длины волны, возбуждаемой в этой линии.

Используя представление частотной переменной , где , и полагая в (3.21) , и , получаем

, (3.23)

где — скачок волновых сопротивлений для линий передачи, соединяемых между собой посредством четвертьволнового трансформатора.

Пример согласования сопротивлений четвертьволнового штыря и коаксиального кабеля

Не следует путать четвертьволновой трансформатор и согласующие устройства, выполненные из закороченных четвертьволновых отрезков коаксиальной линии.

Планарный четвертьволновой трансформатор на полосковой линии

ln(D/d_т) = (ln(D/d₁) * ln(D/d₂))^0.5

D - внутренний диаметр внешнего проводника,
d1, d2 - внешний диаметр внутренних проводников, подходящих к трансформатору
dт - внешний диаметр внутреннего проводника на участке трансформатора.

Согласование цепей

На практике линия считается согласованной с нагрузкой, если коэффициент стоячей волны в ней не хуже 1,2, . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Согласующие устройства должны обладать определенной полосой пропускания (узкой или широкой) и должны выполняться на отрезках линий с распределенными параметрами. Согласующие элементы можно классифицировать по полосе пропускания: узкополосные (девиация частоты), широкополосные (девиация частоты), сверхширокополосные (девиация частоты). Сверхширокополосные называют также частотно независимыми.

Таблица. Классификация согласующих элементов по конструкции.

№ п\п	Название	Обозначение	Полоса
1	Четвертьволновый трансформатор	тр-р	Узкополосный
2	Двойной четвертьволновый трансформатор	тр-р	Широкополосный
3	Экспоненциальная линия	EXP	Частотно независимый
4	Шлейф	-	Широкополосный
5	Многоступенчатые переходы		Частотно независимый

Рис.20. Понижающий трансформатор и повышающий трансформатор.

При несогласовании нагрузки с линией передачи в л.п. появляются отраженные волны. Задача согласования – подавить отраженные волны. Этого можно добиться двумя способами:

1. компенсация отражения падающей волны;

2. недопущение появления отраженной волны (за счет подбора элементов линии передачи).

При использовании тр-р в сеченияхa-a,b-b,c-cиd-dприсутствуют неоднородности, следовательно появляются отраженные волныU 1 иU 2 . Потребуем отсутствия отраженных волн U 1 . Этого возможно добиться изменяя только одну величину:.

Рассчитаем входное сопротивление тр-р, который нагружен на .

Подставим в формулу известные величины: .

Чтобы U ₁ =0 необходимо, чтобы нагрузкой основной линии (основная линия нагружена на трансформатор) являлось .

Выводы : 1. Для компенсации отраженной волны необходимо, чтобы волновое сопротивление согласующего элемента являлось среднегеометрическим между сопротивлением основной линии и нагрузкой.

2. Линия передачи, работающая в режиме стоячих волн, не может быть согласованно согласующим устройством, так как если или, то волновое сопротивление должно быть равно или . Реализовать л.п. с такими параметрами невозможно.

3. Рис.21. согласование сопротивлений тр-р осуществляется за счет непрерывного изменения напряжения и тока, а следовательно, и сопротивления.

Согласование сопротивлений с помощью трансформатора.

Рис.22.Повышающий трансформатор.

При использовании трансформатора допустим существование U 1 ,U 2 ,U 3 , но за счет подбора волновых сопротивлений и потребуем, чтобы их амплитуды соотносились определенным образом: . Амплитудные соотношения отраженных волн определяются волновыми сопротивлениямии, а фазовые соотношения определяются расстояниями проходимыми волнами U 2 ,U 3 относительно сечения а-а.

Относительно сечения а-а волна U 2 проходит путь aa–bb–aa, длинна пути равна за счет этого фаза измениться на . волна U 3 относительно сечения а-а проходит путь aa–bb–cc–bb–aa, длинна пути равна , и изменение фазы составляет .

Вау!! 😲 Ты еще не читал? Это зря!

• согласование антенн , согласующие устройства ,
• Металлический изолятор
• Коаксиальные радиочастотные разъемы
• Волновое сопротивление