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