Всё таки к написанию опусов, предназначенных для начинающих, нужно относится максимально ответственно, а то здесь уже один товарищь причислил SSB к частотной модуляции.
Если же ставится цель подискутировать, то при чём тут начинающие ?
Всё таки к написанию опусов, предназначенных для начинающих, нужно относится максимально ответственно, а то здесь уже один товарищь причислил SSB к частотной модуляции.
Если же ставится цель подискутировать, то при чём тут начинающие ?
[quote="KOLHOZNIK"]Всё таки к написанию опусов, предназначенных для начинающих, нужно относится максимально ответственно, .....
!!!!!!!!!!
Vlad UR 4 III
....Если выход УМ согласован с системой «СУ-линия-антенна», ......
Может более правильно будет
...УМ согласован СУ-вом с системой "линия-питания".... ?
Тайна N2
Ток и напряжение обратных волн совпадают по фазе.
Не совпадают, а противофазны.
Поэтому ток обратной волны...
Поэтому остальные выводы неверны.
В отличие от антенны, которая также представляет собой систему распределённых индуктивностей и емкостей, но в которой вследствие влияния её элементарных участков друг на друга вектор эдс самоиндукции имеет угол с вектором тока больше 90 гр.,
Не больше, а меньше 90 гр.
Спасибо за просмотры. Ответы по окончанию. Продолжим.
Четверть волновой трансформатор.
Идея возврата энергии отраженных от нагрузки волн заключается в их компенсации другими волнами, отраженными от искусственно созданной неоднородности линии, равными по амплитуде, но противофазными первым, и возврата энергии отражённых волн к нагрузке. Полная компенсация волн происходит при их противофазном наложении друг на друга. Энергия, высвобожденная при этом, добавляется к энергии прямых волн и с учётом коэффициента отражения от нагрузки рассеивается на ней. Рассмотрим этот процесс подробнее на примере четвертьволнового трансформатора.
Противофазность волн, отражённых от нагрузки и от входа трансформатора, означает наложение полуволны положительных зарядов на полуволну отрицательных. Напомню, что аналогичная ситуация происходит в линии, замкнутой на конце. Движение волн прекращается, а переносимая зарядами энергия «подхватывается» эдс, действующей в линии.
Предположим, имеем линию с волновым сопротивлением Rф = 50 Ом. Нагрузка – Rн = 450 Ом. (Выбор данной величины нагрузки произведен исключительно для простоты вычислений, так как при ксв=3 отражение по мощности равно 0,25). А что если вставить между нагрузкой и линией отрезок линии с другим волновым сопротивлением, так чтобы отражение от нагрузки в этот отрезок было равно отражению от отрезка в линию?
Амплитуда отражённых волн будет одинакова, а их фаза будет зависеть от длины отрезка. Если она будет равна четверти питающей волны, разность фаз составит 180˚.
Из равенства ксв у нагрузки и на входе линии можно записать равенство
Rн / Rт = Rт / Rф,
где: Rт – волновое сопротивление отрезка линии.
Или
Rт = √(Rн*Rф).
Знакомая формула?
Rт = 150 Ом.
Но, как проходит сама компенсация?
В переходном процессе энергия прямых волн тока и напряжения в переходе фидера 50/150 вследствие самоиндукции теряет 25%. Предположим, по фидеру в нагрузку передаётся 100 Вт. 75 Вт идёт к нагрузке, 25 Вт отражается от входа трансформатора.
25% от 75 Вт или около 19 Вт отражается от нагрузки и возвращается в переход 50/150. Здесь также происходит отражение:19*0,25=4, 75Вт - возвращаются к нагрузке, а 19-4,75=14,25Вт проходят в линию.
Пока прямая волна шла от перехода к нагрузке (это 90˚), а затем обратная к переходу (это ещё 90˚) фаза прямой волны поменялась на 180˚. Поэтому обратная волн тока от входа трансформатора оказывается в противофазе с обратной от нагрузки. Происходит частичная компенсация. К генератору возвращается уже не 25 Вт, а 25–14,25=10,75 Вт, а в трансформатор проходит не 75, а 100-10,75=89,25 Вт.
Продолжив итерационные пошаговые вычисления, придём к выводу, что по окончанию переходного процесса в трансформаторе окажутся все 100 Вт энергии прямых волн, к нагрузке будет подведено 133,3 Вт, от нагрузки будет отражаться 33,3 Вт, 100 Вт рассеются на нагрузке, 8,3 Вт отразятся от входа трансформатора и в линию пройдут только 25 Вт, отраженных от нагрузки. Таким образом, в переходе 50/150 происходит компенсация волн, отражённых от входа трансформатора и нагрузки. Энергия, отражённая от входа трансформатора (25 Вт), под действием эдс генератора добавляется к энергии прямых волн. Т.е. энергия прямых волн в линии беспрепятственно проходит в трансформатор.
Энергия, отражённая от нагрузки, также добавляется к энергии прямых волн. Таким образом, энергия прямых волн в трансформаторе равна сумме энергий прямых волн в линии (100 Вт) плюс 25 Вт, отражённых и прошедших в линию, и плюс 8,3 Вт, отраженных от нагрузки и повторно отражённых от входа трансформатора. Итого 133,3 Вт. С учётом коэффициента отражения по мощности на нагрузке рассеются 100 Вт!
Трансформатор работает в режиме смешанных волн – стоячей, образованной энергией волн, отражённых от нагрузки, и добавленной к энергии прямых волн, и прямой, равной без учёта потерь в трансформаторе, прямой, подведенной к трансформатору.
В нём происходит непрерывный процесс изымания энергии из энергии прямых волн и возвращения её обратно – 33,3 Вт. Этот процесс и образует стоячие волны тока и напряжения.
Спасибо от alex_m
Полуволновой «повторитель»
Принцип возврата отражённой энергии к нагрузке используется и в «повторителе». Однако, сложение волн, отражённых от входа «повторителя» и нагрузки, здесь не так явно, поскольку при поверхностном рассмотрении их фазы совпадают – прямая до нагрузки 180 гр + обратная ко входу повторителя 180 гр = 360 гр – и компенсации быть не может.
Однако, по сути, эти отражения разные. Разберём на примере.
Пусть выходное сопротивление генератора равно 50 ом и равно сопротивлению нагрузки. Но кабеля с волновым сопротивлением 50 ом у нас нет. А есть кабель 75 ом. Изготавливаем «повторитель».
Процесс отражения энергии от входа «повторителя» совпадает с процессом возникновения обратных волн в линии, разомкнутой на конце. Там эдс самоиндукции направлена на поддержание величины угасающего тока и по направлению совпадает с эдс генератора.
Процесс отражения энергии от нагрузки совпадает с процессом возникновения обратных волн в линии, замкнутой на конце. Здесь эдс самоиндукции противодействует увеличению тока.
Следовательно, в отличие от четвертьволнового трансформатора, в расчёт фаз отраженных волн необходимо добавить ещё 180 гр.
Та же ситуация возникла бы, если волновое сопротивление «повторителя» было бы меньше сопротивления нагрузки.
Четвертьволновая линия, замкнутая на одном конце и разомкнутая на другом.
Резонатор.
Прежде чем перейти к рассмотрению ещё одного способа согласования – согласование с помощью шлейфа – обратим внимание на эту конструкцию, которая из-за равенства длины с ЧТ и похожестью на шлейф зачастую тоже воспринимается как трансформатор. Это заблуждение привело в своё время к жарким спорам по поводу потерь в кабельной части Антенны RX3AKT.
Подключение генератора в любое сечение линии аналогично питанию двух отрезков линии: одного замкнутого на конце, а другого – разомкнутого, общей длиной в 90˚. Волны, отраженные от соответствующих концов линии, накладываясь на падающие волны, в сечении подключения генератора каждая даст соответствующее реактивное входное сопротивление. Реактивность от замкнутого конца в зависимости от места подключения генератора изменяется по функции tg a, где а – расстояние от замкнутого конца до сечения генератора в градусах. Реактивность от разомкнутого – по функции сtg (90˚- a) с минусом. Помятуя, что tg a = сtg (90˚- a), видим, что в любом сечении линии реактивности равны по величине и обратны по знаку. Т.е. в реальной линии в любом её сечении генератор встретит только активное сопротивление. В ней наблюдается явление резонанса и на практике такая линия используется в качестве резонатора – устройства возбуждающего колебания тока и напряжения. Например, в J-антенне или в ГПД «дроздивера».
Наличие только активного входного сопротивления в любом сечении линии вызывает соблазн использовать её в качестве трансформатора. Однако, подключение нагрузки в любое сечение линии нарушает равенство реактивных сопротивлений в сечении питания.
Например, волновое сопротивление линии 50Ом. Генератор подключён в сечение, где входное тоже 50Ом. А нагрузка равна 250Ом и подключена к соответствующему сечению линии. Теперь наряду с отражениями от концов линии имеем дополнительное отражение от нагрузки. Часть энергии поглощается нагрузкой, что приводит к уменьшению величины отражения от разомкнутого конца линии и, как следствие, к неравенству величин реактивностей от замкнутого и разомкнутого концов в сечении генератора. Кроме того, отражение от нагрузки не «вписывается» в равенство величин tg a = сtg (90˚- a). В итоге имеем реактивность во входном сопротивлении линии. При подключении нагрузки линия вышла из резонанса. Чтобы снова поучить резонанс в сечении питания, нужно изменить её длину, т.е. она перестаёт быть четвертьволновой и эволюционирует в шлейфовое согласование.
Согласование с помощью шлейфа
Способ компенсации отраженной от нагрузки энергии, применённый в ЧТ и «повторителе», можно назвать последовательным, так как согласующий элемент и нагрузка питаются последовательно. Существует параллельный способ компенсации с помощью шлейфа. Шлейф – это отрезок линии, замкнутый или разомкнутый на конце, подключаемый к нагрузке или к фидеру на некотором расстоянии от нагрузки. При этом фидер питает нагрузку и шлейф параллельно.
Идея компенсации отраженной от нагрузки энергии заключается в следующем.
В разомкнутой или замкнутой на конце линии в режиме стоячей волны в её любом сечении, кроме сечения, отстоящего на λ/4 от её конца, и кратных ему по длине, сопротивление реактивно. Если нагрузкой линии является активное сопротивление, то в линии устанавливается режим смешанных волн. При этом по её длине всегда можно найти сечение, в котором величина активной составляющей эквивалентного сопротивления равна волновому сопротивлению линии. Если в этом сечении компенсировать отражённые от нагрузки волны тока и напряжения, то в отрезке линии от генератора до данного сечения установится режим бегущих волн.
Эквивалентное сопротивление может быть представлено в виде последовательного или параллельного соединений активного и реактивного сопротивлений. Следует отметить, что величина активного сопротивления в этих соединениях будет разной. Поэтому и сечения линии, в которых происходит компенсация реактивности, будут разными при последовательном или параллельном включении компенсирующей реактивности.
Механизм компенсация реактивности подобен процессам в ЧТ и достигается путём подключения шлейфа в искомое сечение фидера, в котором волны, отраженные от конца шлейфа, равны по величине и противофазны волнам, отражённым от нагрузки. В этом сечении отраженные волны компенсируют друг друга и их энергия увеличивает энергию падающих волн в нагрузку и шлейф до величины, позволяющей с учётом коэффициента отражения от нагрузки рассеять на ней всю энергию, подводимую по фидеру. Таким образом, фидер оказывается нагруженным на активное входное сопротивление системы «отрезок линии до нагрузки + шлейф», в которой возникают стоячие волны тока и напряжения, выполняющая ту же функцию, что и в ЧТ. Т.е. энергия, отражённая от нагрузки, также как и в ЧТ возвращается в энергию прямых волн и энергия, передаваемая по фидеру, беспрепятственно проходит в нагрузку.
Поскольку фидер питает нагрузку и шлейф параллельно расчёты по определению места включения шлейфа ведутся, используя параметр волновой проводимости, а не волнового сопротивления.
Поскольку фидер питает нагрузку и шлейф параллельно расчёты по определению места включения шлейфа ведутся, использую параметр волновой проводимости, а не волнового сопротивления.
Входное сопротивление шлейфа реактивно, его можно заменить на индуктивность или ёмкость соответствующей величины. Это открыло дорогу к созданию СУ на сосредоточенных элементах, принцип работы которых эквивалентен согласованию с помощью шлейфа.
Разумеется, в шлейфе и отрезке фидера от места подключения шлейфа до нагрузки продолжают существовать стоячие волны и, следовательно, имеются дополнительные потери. Их оценочная величина приводится далее.
СУ на сосредоточенных элементах позволяет установить его в переходе «фидер-антенна» и обеспечить режим бегущих волн по всей длине фидера. Если же предполагается работа антенны в широком диапазоне частот, то величины элементов СУ необходимо изменять, что бывает затруднительно технически и не всегда по карману радиолюбителю. В этом случае проще поставить СУ в начале фидера.
Система “СУ + линия”
С помощью четвертьволнового трансформатора производится согласование волнового сопротивления линии с её активной нагрузкой методом компенсации отражённых волн от нагрузки и от входа трансформатора. Но нагрузка, например антенна, может содержать реактивную составляющую. Это означает (вспомним отражения от сугубо индуктивной или емкостной нагрузки), что полной компенсации из-за неравенства фаз отраженных волн в 180 гр. не произойдёт.
В «повторителе» сопротивление нагрузки «перенесётся» на выход УМ и её реактивность можно компенсировать элементами КС. Но применение «повторителя» не всегда удобно. Во-первых, компенсация реактивной составляющей элементами КС может изменить необходимый режим работы УМ. Во-вторых, расстояние от передатчика до антенны может быть меньше длины «повторителя» или не совпадать с его кратными длинами. А это лишние потери в линии. В третьих, и «повторитель» и ЧТ работают в узкой полосе частот, примерно 1-2% от резонансной частоты, и не могут полностью перекрыть некоторые диапазоны.
Обеспечить нужный режим работы передатчика при кратчайшей длине фидера может СУ на его входе. Разумеется, в СУ тоже есть потери энергии, поэтому выбор того или иного способа согласования должен обосновываться расчётом.
В основе работы СУ используется та же идея, что и в согласовании с помощью шлейфа.
Параллельно входу линии произвольной длины подключается последовательная LC-цепочка (последовательный КК), состоящая из ёмкости и индуктивности, которая совместно с входным сопротивлением линии образует параллельный КК. Изменяя параметры ёмкости и индуктивности, к входу линии реально подключается то ли индуктивность, то ли ёмкость. В итоге получается активное входное сопротивление системы. Это сопротивление в общем случае не равно выходному сопротивления источника эдс. Если эквивалентное сопротивление системы «СУ+фидер+нагрузка» больше выходного источника, то источник подключается к части LC-цепочки. В этом случае она представляет делитель сопротивлений. Если входное сопротивление линии меньше выходного источника, то оно подключается к части LC-цепочки, а источник ко всей цепочке. И в том, и в другом случае получается хорошо известная Г-образная схема согласования.
Чтобы при необходимости не «разворачивать» схему к генератору или к линии, в точку соединения индуктивности и емкости подключается ещё одна емкость. Получается Т-образная схема. Варьируя величины емкостей, имеем частичное подключение либо генератора, либо линии.
Диапазон согласуемых сопротивлений зависит от добротности полученного колебательного контура (СУ + входное сопротивление линии). Чем больше разница величин согласуемых сопротивлений, тем выше должна быть добротность.
Что такое настроенная линия
Этот термин встречается в литературе.
В линии, согласованной с активной нагрузкой, имеем поток ЭМЭ, направленный от генератора к нагрузке. В линии не согласованной с нагрузкой появляется поток ЭМЭ от нагрузки к генератору. В ЧТ и «повторителе» волновое сопротивление линии или её части не совпадает с сопротивлением активной нагрузки. Тем не менее, эквивалентное сопротивление линии и нагрузки активно и согласовано с выходным сопротивлением генератора. Энергетическое состояние линии таково, что часть энергии, отдаваемой генератором в линию, образует стоячую волну, «уравнивающую» сопротивления нагрузки и генератора. Благодаря чему в установившемся режиме вся энергия, отдаваемая генератором в линию, попадает в нагрузку.
Такая линия (или её часть) называется настроенной.
Чтобы не заблудиться в миражах демонстрационных программ, следует помнить, что в линии несогласованной с нагрузкой кроме двух потоков ЭМЭ – к нагрузке и от неё – более нет самостоятельно существующих потоков и «стояков».
Зачем разгадывать тайны?
Действительно зачем, когда есть масса учебников с математической формализацией задач согласования? А если не важно с математикой – то масса калькуляторов и моделировщиков. Подставляй свои данные и получай результат!
«Не надо думать, с нами тот, кто всё за нас решит!»
За свою столетнюю историю Радио из предмета исследования природы постепенно превращается в предмет потребления. Притом, что тайна электромагнитного поля до сих пор не раскрыта. А, листая современные учебники, как-то склоняешься к мысли, что Радио – это раздел математики, а не физики. Трудно, очень трудно докопаться до сути явлений, стоящих за формулами. В итоге получаются специалисты, прекрасно решающие прикладные задачи согласования, но имеющие смутное представление о процессах, протекающих в линии. Много кратно проверено мной. Можете проверить сами. Задайте знатоку АФУ хотя бы такой вопрос: почему в диполе, запитанном посредине и согласованном с линией питания, существует стоячая волна тока (т.е. есть прямая и обратная), а в линии только прямая? Куда делась обратная? При том, что каждая половинка диполя гальванически связана с проводом линии.
Или куда девается обратная волна в «повторителе», ибо ксв-метр на входе линии её не фиксирует, а в «повторителе» она несомненно есть?
Более того, опора в познании теории АФУ только на моделировщики и калькуляторы приводит иногда к «корректировке» теории. Например, утверждается о невозможности питания вибратора с конца (1) или у оного обнаруживается вторая, не кратная частота резонанса (2).
Отсутствие ясности в представлениях о процессах в линии порождает мифы.
Эту тему просматривают: 1 (пользователей: 0 , гостей: 1)
Ваши права
