24. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ, КАСАЮЩИЕСЯ ВОЛНОВЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Рассмотрим, например, схему рис. 24.1. Однородная двухпроводная линия с волновым сопротивлением длиной оканчивается сопротивлением перед ней включена еще одна такого же типа линия с волновым сопротивлением длиной Входное полное сопротивление этого устройства можно определить с помощью построений,

предуставленных на рис. 24.2. Проведем через точки окружность постоянной фазы перпендикулярную мнимой оси, а затем через точку окружность постоянного рассогласования , которая в свою очередь перпендикулярна и действительной оси. Далее, исходя из длины рассчитаем угол поворота он и, совместив его вершину с точкой отложим этот угол от по часовой стрелке. В результате получим направление касательной к окружности постоянной фазы проходящей через точку и перпендикулярной также мнимой оси. Точка пересечения последней с соответствует полному входному сопротивлению месте соединения двух линий

Рис. 24.1. Трансформации сопротивлений посредством двух последовательно включенных отрезков линии.

Рис. 24.2. Трансформация сопротивлений для случая, показанного на рис. 24.1.

Затем через точки проведем перпендикулярную мнимой оси окружность трансформации и перпендикулярную к ней и к действительной оси, проходящую через точку окружность трансформации Для данной длины рассчитаем угол поворота с вершиной в Точке Этот угол, откладываемый по часовой стрелке от окружности определяет положение окружности трансформации Соответствующая точка пересечения последней с дает искомое полное входное сопротивление всего устройства.

Если известно взаимное расположение точек можно, например, найти распределение напряжения и тока в линии на входе. Таким путем можно определять трансформирующие свойства различных линий, если известны величины отдельных волновых сопротивлений, в этом заключается значение последних.

Для того чтобы определить только распределение напряжения и тока в отдельных линиях, достаточно знать

отношение отдельных волновых сопротивлений, в данном случае и нормированное полное сопротивление При построении, показанном на рис. 24.2, предполагалось, что в местах соединения и перехода одной линии в другую не происходит сколько-нибудь заметного искажения электромагнитного поля. Это условие не выполняется на очень высоких частотах. Так, например, на сантиметровых волнах при переходе от одной линии, с меньшим поперечным сечением, к другой, с большим поперечным сечением, в местах стыка образуются дополнительные емкости, которыми нельзя пренебречь. Точно так же, например, упомянутое во введении сопротивление скин-слоя для двухполюсника (рис. 0.3) принимает значение, в значительной степени отличающееся от такового на низких частотах. Еще более сильные искажения возникают при соединении волноводов с различными по форме поперечными сечениями или в местах перехода от двухпроводных линий к волноводам. Это означает, что построения, показанные на рис. 24.2, становятся уже непригодными и, следовательно, абсолютная величина волнового сопротивления также теряет свое значение; теперь уже совершенно безразлично, известна она или нет. Однако, как и ранее, важными параметрами являются нормированное сопротивление и нормированная проводимость так как с их помощью определяется положение и величины максимума и минимума напряжения и тока в линии. Наоборот, как так и можно найти из определяемого путем измерений распределения напряжения и тока, в том числе и для однородных линий общего вида, у которых распределение электромагнитного поля не поддается расчету.

Так как на очень высоких частотах только нормированные полные сопротивления или проводимости имеют практическое значение, то целесообразно выбирать произвольную постоянную в формулах для прямоугольных и круглых волноводов, таким образом, чтобы величина волнового сопротивления, определяемого выражениями 22.3 и 22.4, равнялась единице. Тогда для волн типа следует положить

и для волн типа Е

В данном случае нормированные сопротивления и проводимости совпадают с абсолютными. Это замечание относится ко всем однородным линиям, включая и те, для которых распределение электромагнитного поля не может быть рассчитано.

Приравняв волновое сопротивление единице, целесообразно, как это и делается в дальнейшем, обозначать его буквой (с индексом или без индекса).

Выше уже отмечалось, что на сверхвысоких частотах в местах переходов (нерегулярных участках линии) имеет место искаженное поле, расчет которого затруднителен. Такие участки вместе с более или менее длинными подключаемыми линиями можно рассматривать как четырехполюсники, а их трансформирующие свойства определять экспериментально. Пусть сопротивление нагрузки отнесенное к точке I, трансформируется в точку II, расположенную на входе, в сопротивление в соответствии с выражением

Если линии на входе и выходе различны и имеют, например, волновые сопротивления то нормированное полное сопротивление трансформируется в соответствующее сопротивление согласно выражению

Таким образом, трансформация нормированных полных сопротивлений также описывается дробно-линейной функцией. Следовательно, и в случае нормированных полных сопротивлений можно воспользоваться аналогичными геометрическими построениями.

Как и ранее, любому четырехполюснику без шотерь будет соответствовать диаграмма трансформации эллиптического, параболического или гиперболического типа.

Следует отметить, что правила определения сдвигов фаз токов и напряжений, исходя из трансформации, которой подвергается элемент, указывающий направление,

также остаются действительными в случае диаграмм нормированных полных сопротивлений, поскольку переход от абсолютных к нормированным значениям полного сопротивления не связан с вращением элементов, указывающих направление.