Завдання 3. Дослідження хвилеводного пристрою.



1.Зобразити принципову схему пристрою, структурна схема якого представлена на рис. 2.1.

2.Описати призначення кожного вузлу хвилеводного пристрою та роботу пристрою в цілому.

3.Визначити потужності, що надходять на вхід вузлів C і E.

4.Описати принцип дії хвилеводних вузлів досліджуваного хвилеводного пристрою.



Розв’язок завдання 3.



1. Принципова схема досліджуваного хвилеводного пристрою зображена на рис.3.3.



Рис. 3.3 – Принципова схема хвилеводного пристрою



2. Коротко опишемо призначення і принцип роботи вузлів даного пристрою.



Рис. 3.4 – Пристрій збудження



РПДП (радіопередавальний пристрій). Для збудження електромагнітних коливань у лінії передачі вводять спеціальні пристрої – пристрої збудження, які мають різноманітну конструкцію, наприклад, модифікація електричного вібратора (рис.3.4). Основні вимоги, які висуваються до пристроїв збудження: а) пристрій має забезпечувати ефективне збудження бажаного типу хвилі; б) коефіцієнт відбиття від входу пристрою збудження має бути мінімальним у потрібній смузі частот; в)пристрій повинен мати електричну міцність, достатню для пропускання необхідної потужності.



Рис. 3.5 – Плавний перехід



ПП (плавний перехід, трансформатор хвиль) 2. Трансформатор хвиль (перехід) необхідний для узгодження активних навантажень різних за розміром хвилеводів 1 і 3. У технічних вимогах до з’єднання ліній вказується деяка робоча смуга частот і задається допустимий рівень неузгодженості у цій смузі. У плавному переході розміри поперечного перерізу змінюються плавно (рис.3.5). Найпростішим прикладом плавного переходу є експоненціальний трансформатор – відрізок нерегулярної лінії передачі, хвильовий опір якої змінюється згідно закону

.



ВФР(вентиль феритовий резонансний) А. В ньому використовується те, що поглинання потужності при феромагнітному резонансі має місце в змінному магнітному полі з круговою поляризацією і правим напрямком обертання відносно напрямку постійної намагніченості М0 (тобто з напрямом обертання голівки правого гвинта при поступальній ході гвинта у напрямі M0). У прямокутному хвилеводі з феритовою пластиною при деякому (близькому до чверті ширини хвилеводу) положенні пластини змінне магнітне поле в пластині має кругову поляризацію з різними напрямами обертання поляризації для різних напрямів поширення. Тому втрати енергії при резонансі виявляються малими для одного напряму поширення і великими для іншого.



ЦЕФ(циркулятор на ефекті Фарадея) B - чотириплечий циркулятор з розв’язкою між плечима 1 та 2 – 0.5дБ, між плечима 1та 3, 1 та 4 – 30дБ;



Рис.3.6 – чотириплечий циркулятор



Рис. 3.7 – Рупорна антена



РА (рупорна антена) С. На дециметрових і більш коротких хвилях широке розповсюдження знаходять рупорні антени. Перевагами рупорних антен є простота і непогані діапазонні властивості. Самостійно рупорні антени найчастіше використовуються у вимірювальних установках. Крім того, рупори використовуються для опромінення дзеркальних і лінзових антен, а також у конструкціях антен інших типів, наприклад імпедансних. У якості рупорних антен можна використовувати відкритий кінець хвилеводу, -секторіальний,-секторіальний, пірамідальний (рис.3.7) і конічний рупори. Так як фазова швидкість хвилі поблизу розкриву рупора наближається до швидкості світла, то різко зменшується відбиття хвилі від випромінюючої поверхні розкриву.



РПП (радіоприймальний пристрій) D – власне пристрій прийому інформації, у якості якого може виступати прийомна антена, наприклад рупорна.



ПН (поглинаюче навантаження) Е. До числа найбільш розповсюджених елементів трактів належать узгоджені навантаження, призначені для поглинання потужності, яка передається по лінії передачі. Узгоджені навантаження використовуються також в якості еквівалентів антен при настроюванні передавальної апаратури й у вигляді міри опору у вимірювальних пристроях НВЧ. Основною характеристикою узгодженого навантаження є модуль її коефіцієнта відбиття у заданій смузі частот. Важливою характеристикою навантаження є допустима потужність, що поглинається. Способи виконання навантажень залежать від типу лінії передачі, діапазону частот і потужності. Розрізняють зосереджені і розподілені навантаження. Хвилеводні узгоджені навантаження виконуються у вигляді поглинаючих вставок змінного профілю у відрізку короткозамкненого хвилеводу. У малопотужних навантаженнях вставки мають вигляд тонких діелектричних пластин, вкритих графітовими чи металічними плівками (рис.3.8,а). Об’ємні поглинаючі вставки (рис.3.8,б–г) з більшою потужністю розсіяння виконують із композитних матеріалів на основі порошків графіту, карбонільного заліза чи карбіду кремнію. Для зменшення відбиття поглинаючим вставкам надають вигляд клинів чи пірамід.



Рис. 3.8 – Види поглинаючих навантажень

3. Розрахуємо величини потужності на входах вузлів С (рупорна антена) і Е (поглинаюче навантаження), якщо радіопередавальний пристрій має потужність мВт, ККД трансформатора , згасання у прямому напрямку у резонансному вентилі дБ, а вхідна потужність в ЦЕФ ділиться навпіл між виходами. Згасанню 0,5дБ відповідає коефіцієнт передачі за потужністю . Згасанню 30дБ відповідає коефіцієнт передачі за потужністю . Отже, потужності на входах вузлів С і Е:

[мВт].

[мВт]