Основы радиосвязи
Методическое пособие - Компьютеры, программирование
Другие методички по предмету Компьютеры, программирование
/p>
- модуль коэффициента отражения;
- фаза коэффициента отражения.
Связь kсв c Г.
Из (2.35) и (2.36) следует, что
.(2.37)
Отсюда
Из (2.36) следует, что модуль коэффициента отражения может находиться в пределах
0<Г<1,
а согласно (2.37), пределы изменения коэффициента стоячей волны
2.13 Передача энергии в нагрузку
В режиме смешанных волн мощность электромагнитных колебаний, поступающая в нагрузку
где - мощность колебаний, создаваемых падающей волной; - мощность колебаний отраженной волны, причем
где - проводимость нагрузки.
Отсюда
,
или
(2.38)
Таким образом, мощность электромагнитных колебаний, передаваемых по линии от источника к нагрузке, в значительной мере зависит от модуля коэффициента отражения Г.
Максимальная мощность, передаваемая в нагрузку.
В любой линии передачи существует максимально допустимая амплитуда колебаний . Допустим, что в предельном случае выполняется условие где
максимальная амплитуда колебаний в линии, т.е амплитуда в пучностях.
В этом случае
и мощность колебаний падающей волны
Подставив это выражение в (2.38), получим с учетом (2.37)
(2.39)
Из (2.39) следует, что при заданной амплитуде для максимальной передачи мощности в нагрузку следует уменьшать , т.е. стремится к установлению режима бегущих волн.
2.17 Условия существования режима бегущих волн
Как было отмечено в разделе 2.13, для наиболее эффективной передачи энергии электромагнитных колебаний по линии от источника к нагрузке следует устанавливать режим бегущих волн. Получим условие его существования.
В конце линии при сопротивление нагрузки
где
Учитывая (2.27) и (2.28), запишем
или, поделив числитель и знаменатель на и принимая во внимание выражение (2.36), получим
отсюда
(2.40)
В режиме бегущих волн коэффициент отражения напряжения . Таким образом, получаем следующие условия для существования режима бегущих волн: (2.41) или где - волновое сопротивление линии,
Для того, чтобы в линии передачи существовал режим бегущих волн, требуется, чтобы нагрузка была чисто активная и сопротивление нагрузки равнялось волновому сопротивлению линии.
Волновое сопротивление зависит от погонных параметров линии , которые определяются размерами линии и её заполнением. В большинстве радиотехнических устройств применяются коаксиальные и микрополосковые линии со стандартным волновым сопротивлением Ом или Ом. Такие значения сначала были выбраны для коаксиальных линий из условия минимума потерь в линии и максимума передаваемой мощности (см. Приложение 6). Поскольку в микроэлектронных радиосистемах коаксиальные линии сопрягаются с микрополосковыми, такой же стандарт был выбран и для микрополосковых линий.
В заключение отметим, при таком условии амплитуды колебаний напряжения и тока не зависят от того, в каком сечении в линии они определены. Изменения амплитуд объясняется сложением колебаний, распространяющихся вдоль оси Х и обратно, мгновенная фаза которых зависит от координаты. Из-за этой зависимости возникают пучности, где разница фаз падающей и отраженной волн равна 0 и узлы, где разность фаз составляет радиан. Для того, чтобы устранить эту зависимость, нужно выполнить условие или
где -длина волны в линии.
Таким образом, линии передачи и любые электронные каскады радиосистем, размеры которых значительно меньше длины волны, можем считать устройствами с сосредоточенными параметрами. Зависимость физических величин и параметров от координат в них не проявляется.
3. Излучение и распространение радиоволн
Электромагнитные волны излучаются в пространстве передающими антеннами, на которые поступают колебания по фидеру от источника. В антеннах происходит преобразования типа колебаний, существующего в фидере, в ТЕМ волны, распространяющиеся в свободном пространстве.
3.1 Диполь Герца
Электромагнитное поле создается генератором, от которого колебания E(t) и H(t) по фидерному тракту поступают в излучатель антенны рис. 3.1.
Антенна это устройство, которое служит для излучения и приема электромагнитных колебаний. Существует огромное количество типов антенн. Все они взаимны, т.е. одновременно могут излучать и принимать. Изучение антенн начнем с самых простых.
Простейшим излучателем является диполь Герца, представляющий собой металлический стержень, в разрыв которого поступают колебания от генератора Iг(t) , а на концах имеются шары.
При периодическом изменении тока генератора в диполе протекает переменный ток плотностью j(t) , а на шарах накапливается переменный заряд q(t). Диполь Герца излучает электромагнитные колебания по следующим причинам:
в соответствии с 1 м и 3 м уравнениями Максвелла под действием переменных j(t) и ?(t) в пространстве около диполя возникают переменные магнитное H(t) и электрическое E(t) поля;
в согласии с 1-м и 2-м уравнениями Максвелла вокруг силовых линий возникает магнитное поле , а вокруг силовых линий возникает поле ; далее процесс повторяется, в результате чего образуется