Четвертьволновый отрезок в качестве согласующего элемента


Четвертьволновый отрезок линии может быть использован в качестве трансформатора для согласования двух цепей с различными сопротивлениями. На рис. 404, а и б показано распределение напряжения и тока в четвертьволновом отрезке линии, если он замкнут: а) на сопротивление меньшее р и б) на сопротивление большее р. Ход этих кривых не зависит от сопротивления генератора Zг, так как здесь дана лишь относительная амплитуда начальной и отраженной волн. Способность этой схемы выступать в роли согласующего устройства может быть пояснена следующим образом. Отношение выходного напряжения UR к выходному току IR равно общему сопротивлению оконечной нагрузки ZR, т. е.
ZR=UR/IR.

Входное волновое сопротивление, т. е. сопротивление на входе
передающей части линии в месте подключения генератора, определяется по формуле
ZS=US/IS.

Напряжения и токи в четвертьволновом отрезке всегда зависят от волнового сопротивления линии, т. е.
Us=IRp и UR=Isp.

Из этих уравнений находим, что
Четвертьволновый отрезок в качестве согласующего элемента

Таким образом, входное сопротивление четвертьволнового отрезка линии равно квадрату волнового сопротивления, деленному на сопротивление оконечной нагрузки. Четвертьволновый отрезок линии называют преобразователем сопротивлений, потому что он преобразует их относительно р. Это означает, что если ZR мало, то ZS будет большим и наоборот. Если ZR имеет индуктивный характер, то ZS будет емкостным и наоборот. В частности, если ZR равно нулю (короткозамкнутый контур), то входное сопротивление четвертьволнового отрезка линии без потерь будет бесконечно большим (линия, разомкнутая на конце). Наоборот, входное сопротивление ненагруженной четвертьволновой линии без потерь (ZR=∞) будет равно нулю (т. е. будет иметь место эффект короткозамкнутого контура).