25. ПЕРЕДАЧА МОЩНОСТИ ПО ОДНОРОДНЫМ ЛИНИЯМ

Однородные линии в большинстве случаев применяют для того, чтобы высокочастотный генератор (например, передатчик или приемную антенну) соединить с нагрузкой (передающей антенной или собственно приемником), т. е. осуществить передачу мощности. В § 20 и § 22 было показано, что эта передача в диапазоне прозрачности осуществляется волной, которая полностью поглощается нагрузочным сопротивлением, если последнее по величине равно волновому сопротивлению линии.

Если же нагрузочное сопротивление не равно то часть волны отражается. В принципе, однако, и в этом случае также можно всю мощность передать по однородной линии, например, от передатчика к антенне. В точку подключения генератора в этом случае сопротивление нагрузки трансформируется в некоторое отличное от комплексное сопротивление Если генератор имеет отнесенное к той же точке комплексное внутреннее сопротивление которое является сопряженным по отношению к (т. е. ), то он всю свою мощность отдает в нагрузку (об этом подробно см. в § 47). Наоборот, генератор с внутренним сопротивлением отдает только часть максимально возможной мощности в линию с сопротивлением нагрузки, равным ее волновому сопротивлению С волновой точки зрения это обстоятельство следует понимать так, что при отражения возникают не только в примыкающей к нагрузке линии, но также и на стороне, генератора, причем амплитуда колебаний увеличивается настолько, что, несмотря на отражения от нагрузки, генератор отдает в нее максимальную активную мощность.

Утверждение о том, что генератор с внутренним сопротивлением отдает в нагрузку с сопротивлением максимальную мощность, является общим. Теоретически также можно передавать максимальную мощность по линии без потерь в диапазоне непрозрачности. Предположим, например, что (рис. 23.6). Для данной длины линии

найдем точку на окружности , соответствующую сопротивлению нагрузки линии, в которое отдается максимальная мощность. Тогда в случае более длинной линии точка должна располагаться очень близко к следует отметить, однако, что всегда имеющиеся на практике потери обусловливают в этом отношении некоторыйпредел.

Несмотря на все сказанное выше, в общем случае при использовании однородных линий сопротивление нагрузки следует, выбирать, если это возможно, равным волновому сопротивлению. В таком <случае линию называют «согласованной». При этом необходимо также и внутреннее сопротивление генератора, определяемое на входе линии, транс-, формировать в сопротивление, равное волновому. Передача мощности таким способом, естественно, возможна только при действительном значении волнового сопротивления (отсюда обозначения: диапазон прозрачности и диапазон непрозрачности), так как чисто реактивное сопротивление никогда не может поглощать активную мощность.

Целесообразность согласования путем приведения сопротивлений к волновому сопротивлению линии подтверждается следующими соображениями. Если сопротивление нагрузки равно волновому сопротивлению, то длину линии можно выбирать произвольно и при этом входное сопротивление остается одним и тем же, а следовательно, не изменяется и характер передачи мощности. Если же сопротивление нагрузки отличается от то точка, соответствующая сопротивлению полученному в результате трансформации сопротивления линией, будет перемещаться по окружности постоянного рассогласования К (рис. 22.2). Положение на окружности К определяется величиной угла поворота Пределы изменения очевидно, зависят от диаметра окружности К, вследствие чего величина последнего, характеризуемая отношением

является мерой рассогласования. Поэтому называют «коэффициентом рассогласования». Таким образом, становится понятным смысл введенного в § 10 обозначения «окружность шостоянного рассогласования».

Так как угол поворота а определяется длиной волны то частотная зависимость входного сопротивления тем меньше, чем меньше отличается от 1. Если высокочастотный сигнал промодулирован, то при наличии отражений в линиях значительной длины вследствие возникающих при этом различий во времени распространения могут появиться искажения. По своей природе это явление идентично с только что упомянутой частотной зависимостью входного сопротивления при рассогласовании.

При больших значениях в линии вследствие наличия отраженных волн протекают дополнительные реактивные токи и возникают максимумы напряжения и тока, обусловливающие дополнительные активные потери. При очень больших мощностях в местах расположения максимумов напряжения могут иметь место пробои. Поэтим причинам стараются по возможности сделать равным единице.

Очевидно также, что при решении вопросов согласования в линиях представляют интерес только нормированные значения полных сопротивлений и проводимостей.