Радиочастотная линия передачи

-Гн Ф комплексной ексное ное комплинии;ная комплнии.ний (";), поение для екснэя лучак)т напрягде=-АоСо+ ЙоСо постоянная распр ющая основные )ощейся в линии 1.о)(бо + 1 О) С 1 гф оСо+ Сойо) странения, характказатели распросволны. В общем ерлзу траня- случае ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССРОПИСАНИЕ ИЗОБ(54) РАДИОЧАСТОТНАЯ ЛИНИЯ ПЧИ Изобретение относится к электродинамике двухсвязных систем передачи электромагнитной энергии, например к электродинэмике однородной двухпроводной или полосковой линии передачи электромагнитной энергии, и может применяться в линиях передачи, антенной технике и технике сверхвысоких частот.Известны линии передачи электромагнитной энергии с волнами типа ТЕМ, например полосковые, коаксиальные и двухпроводные. Из теории длинных линий известно, связь между напряжением и током в произвольном сечении линии и первичными параметрами длиной линии определяется телеграфными уравнениями, Обычно при этом рассматривают однородную длинную линию, любой бегконечно малый участок которой бх обладает индуктивностью б, емкостью бС, активным сопротивлением бй и проводимостью изоляции между проводами бб. При этом погонные параметры, характеризующие линию, считались неизменными вдоль всей линии и имели размерность(57) Применение; линии передачи, антенная техника и элементы трактов сверхвысокочастотных устройств. Сущность: радиочастотная линия передачи содержит два проводника, расположенных параллельно и по крайней мере в один из которых последовательно включены емкости Сь, расположенные на одинаковых расстояниях одна от другой при выполнении соотношения СьСд 1, где С - емкость между отрезками проводников, расположенных между соседними емкостями. Обеспечивается наличие дисперсии и превышения фазовой скорости над групповой. 3 ил,Телеграфные уравнения форме имеют вид бО(Йо + / О) -о) бх б ох Цб+) ю Со) де 7 о = Во+) иЬ - пол погонное сопротивление л Уо =. Оо + ) гдСо - пол погонная проводимость ли Решая систему уравне дифференциальное уравн жения в линииладэют положительной дисперсией, а скорость движения фазы волны в них не можетбыть больше скорости света,Цель изобретения - придание двухсвяз 5 ной радиочастотной линии дисперсионныхсвойств (положительной дисперсии).Поставленная цель достигается тем, чтохотя бы в один из проводников двухсвязнойлинии дополнительно введены последовд 10 тельно включенные, равномерно распределенные по всей длине емкости. При этомемкости могут быть выполнены как сосредоточенные в виде емкостных включений, таки распределенные в один или в оба провода15 линии.Для доказательства возможности получения дисперсионных свойств рассмотримоднородную двухпроводную длинную линию с включениями, эквивалентная схема0 которой имеет вид, показанный на фиг,1,От ранее рассмотренной она отличаетсяравномерно распределенной по всей длинеемкостью Сь, включенной последовательнов каждый элемент Ох линии, При агом погон 25 ные параметры такой линии будут иметьразмерностьГн Ф, Ом, Сим1.о - ); Со - 1: о - ),бо 1.ммммСьф, м)30 Полное комплексное погонное сопротивление и полная комплексная проводи-,мость такой линии будут равны12. - (Ко+) М о+ ) " )) й)Сь35 У =(бо+) й) Со). (7)Решая аналогично телеграфные уравнения для такой линии, получим следующеевыражение, определяющее постояннуюраспространения волны тока или напряже 40 ния;) вСьх (бо+а) С,), (81Как и прежде, рассмотрим случай, когда45 активные потери в линии отсутствуют Во = 0и Оо = О. При этом постоянная распространения будет равна.1Р=0 о о+ --- а С.==-(аР оСо -- ),Сь Из этой формулы видно, что фазовая 2скорость волны в длинной линии без потерьзависит только от реактивных погонных параметров линии Ь и Со и не зависит отчастоты, откуда делается вывод о том, чтодвухпроводная длинная линия, в отличие отволновода, т,е, от односвязной системы, необладает дисперсионными свойствами.Известны конструкции полосковой, коаксиальной и двухпроводной линий передачи электромагнитной энергии, содержащиедва токонесущих проводника, отстоящиходин от другого на расстоянии, значительноменьше длины рабочей волны,Одним из свойств известных линий является отсутствие положительной дисперсии в них. Это свойство в. некоторыхпрактических случаях оказывается недостатком линий такого типа, Так, например,фазовая длина волны определяется в нихтолько параметрами диэлектрика и не может быть больше длины волны в свободномпространстве. Это свойство является препятствием для выполнения линий с меньшим набегом фаэ, чем позволяет ихестественная длина и при изготовлении широкополосных устройств на основе длинныхлиний, таких кэк направленные ответвители, мосты, вибраторные антенны и т,п,Известны радиочастотные линии передачи электромагнитной энергии, содержащие дватоконесущих проводника,расположенных параллельно один другому,по крайней мере в один из которых последовательно включены одинаковые емкости,обладающие свойствами полосно-пропускающих фильтров. При увеличении количества включенных в линию емкостей обычноусиливают фильтрующие свойства и следовательно увеличивают задержку движенияэнергии в такой линии. Такие линии не об(9)постоянная распространения является величиной комплекснои:у=- а +)/3, (4) действительная часть которой а является коэффициентом затухания, а мнимая /3 - фаэовой постоянной (коэффициентом фазы).Если рассматривать линию без потерь, в которой Ро = 0 и Со = О, то постоянная распространения в ней из (3) будет равнаУ=)Гс) 71 Со . )Р, (5) т,е, окажется величиной чисто мнимой,При этом фазовая скорость Чф распространения волны в линии определяется через фазовую постоянную Д и частоту о) иполучается равнойчфо 1(6).о Со Видно, что в зависимости от частоты а постоянная распространения может быть величиной действительной, мнимой или равной нулю, По аналогии с волноводами, частоту, при которой постоянная распространения становится равной нулю, назовем критической частотойтельно в разрывы сосредоточенные емкости. При этом необходимо, чтобы емкостибыли размещены равномерно и на расстоянии, меньше или значительно меньше длины волны. 5На фиг. 2., б изображена несимметричная полосковая линия с емкостными включениями (вид сверху, вид сбоку и ее схема) вполосковый проводник, выполненный в виде металлических отрезков полоски, 10расположенных последовательно, изолированных один от другого и от основания линии. Изменяя зазор между отдельнымиполосками, можно изменять величину емкостей, включенных последовательно в линию 15передачи,Ка фиг. 2, в изображена несимметричная полосковая линия с последовательновключенной емкостью, распределеннойвдоль всей линии вид сверху, вид сбоку, 20торцовой срез). При этом емкость включения образуется между торцами двух. полосок верхнего проводника,Экспериментальные исследования распределения составляющих электромагнитного поля вдоль линии с включениямипоказали, что фазовая длина волны в такойлинии изменяется в зависимости от отношения рабочей и критической частот, т,е, в линии с реактивными включениями наблюдается явление дисперсии, аналогичное дисперсии волн в волноводе.На основе радиочастотных линий передачи электромагнитной энергии с реактивными включениями можно создавать устройства с уменьшенным набегом фаз, линии задержки с изменяющимся временеМ задержки для разных частот, фильтры верхних частот, широкополосные антенно-фидерные устройства,Формула изобретения Радиочастотная линия передачи, содержащая два проводника, расположенных параллельно, по крайней мере в один из которых последовательно включены емкостиСь, расположенные на одинаковых расстояниях одна от другой, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью придания дисперсионных свойств и превышения фазовой скорости над групповой скоростью, емкости Сь выбраны из соотношения Сь Ск где С- емкость между отрезками проводников, расположенных между соседними емкостями Сь.Риг, 3,Составитель В, Кисе Редактор Э. СлиганТехред М,Моргентал ректор С. Чер оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 аз 2508 . Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКи ГКНТ СС113035,Москва,Ж, Раушская наб., 4/5