|
| |
|
Слаботочка Книги ражается в том, что, когда частота внешнего напряжения / увеличивается и проходит через значение /о реактивная составляющая входного сопротивления всей схемы Хкв проходит через нуль, изменяя свой характер с емкостного на индуктивный (рис. 7.21, б). В области более высоких частот уже сказывается ток емкости Со, и при частоте параллельного резонанса /оэ сопротивление Хкв опять становится равным нулю, но характер этого сопротивления меняется с индуктивного на емкостный, как в любом параллельном контуре. Lk6 Скв
Рис. 7.21. Схема кварцевого контура (а) и зависимость реактивной составляющей входного сопротивления этого контура от частоты внешнего напряжения {б). Ширина полосы прозрачности кварцевого фильтра равна разности частот/оэ - /о и, следовательно, может в известных пределах регулироваться емкостью Со. Так как частоты /оэ /о отличаются весьма незначительно, то полоса прозрачности кварцевого фильтра получается очень узкой, а высокая добротность кварцевого контура обеспечивает высокую стабильность этой полосы. Магнитострикционные фильтры содержат стержень из ферромагнитного материала, который совершает механические колебания под действием переменного магнитного поля, создаваемого током намагничивающей катушки. Механические колебания аналогичным способом преобразуются в электромагнитные. Так как намагничиваемый стержень колеблется интенсивно только при частотах, равных или очень близких к его резонансной частоте, то на выход устройства проходят колебания, имеющие узкую полосу. Магнитострикционные фильтры не получили такого широкого применения, как пьезоэлектрические, вследствие более низкой добротности колебательной цепи и более узкого диапазона частот, в котором возможно их применение. Этот диапазон ограничивается размерами резонаторов: они слишком велики на частотах менее 10 кгц и слишком малы на частотах более 1000 кгц. 48. Переход от многозвенного фильтра к длинным линиям На рис. 7.22, а представлена схема Т-образного фильтра нижних частот из п звеньев, каждое из которых содержит индуктивность L и емкость С. Будем неограниченно увеличивать число звеньев оо), не изменяя общих индуктивности nL и емкости пС фильтра. Это можно сделать лишь за счет уменьшения L и С до бесконечно малых величин (L О, С 0). Однако отношение L/C должно оставаться конечной величиной.  Рис. 7.22. Т-образный фильтр нижних частот с числом звеньев п-*оо (а) и аналогичная ему двухпроводная линия (б). Такая схема в действительности существует: это - линия, состоящая из двух параллельных проводов (рис. 7.22, б). Любой элементарный участок двухпроводной линии длиной dx обладает некоторой индуктивностью проводов и емкостью между проводами, т. е. может быть уподоблен звену описанного фильтра нижних частот. Число таких звеньев в линии п оо. Из этих соображений двухпроводные линии называют цепями с распределенными параметрами. Они тоже имеют характеристическое сопротивление, величина которого определяется из выражений (132) и (135) при подстановке в них параметров элементарного участка линии L, С вместо L, С и учете, что L О, С О, а отношение L4C является конечной величиной: = 1/ Zon -  LC ~ у С В теории цепей с распределенными параметрами величину YL/C обозначают Zb (или р) и называют волновым сопротивлением 168 линии. Удобнее волновое сопротивление выражать через погонные параметры, т. е. параметры линии длиной в одну единицу. Если предположить в таком отрезке звеньев, каждое из которых имеет индуктивность V и емкость С, то Z-1 = tixL и Ci = iC, а Как видно, волновое сопротивление линии не зависит от частоты и имеет чисто активный характер. Значит, если двухпроводную линию замкнуть на активное сопротивление R, равное волновому (/?н == Zb = YlJCx), то она оказывается согласованной с нагрузкой при любых частотах. Такое же сопротивление (волновое) имеет линия на входных зажимах и в промежуточных сечениях. Последний вывод следует хотя бы из того, что волновое сопротивление линии является характеристическим сопротивлением фильтра нижних частот с числом звеньев п- оо. Итак, сигнал, передаваемый по линии, которая согласована с нагрузкой, встречает в любом сечении линии одинаковое сопротивление активного характера, равное волновому Zb = УhJCy. В результате передача сигналов происходит без их отражения к генератору, или, как говорят, согласованная линия работает в режиме бегуиих волн. Волновое сопротивление линии образовано своими распределенными индуктивностью и емкостью, и тем не менее это сопротивление активно. С аналогичным явлением мы встречались при рассмотрении характеристического сопротивления фильтра в полосе прозрачности. Причина и в том и в другом случае обусловлена равенством энергий электрического и магнитного полей на любом участке (звене) линии (фильтра), согласованной с нагрузкой. Рассмотрим для доказательства элементарный участок линии длиной dx. Его индуктивности, равной L-idx, соответствует магнитное поле с энергией {Lidx)iV2, а емкости Cidx - электрическое поле с энергией iCidx)u/2. При равенстве энергий jLi dx) / (Ci dx) ц2 2 2 отношение напряжения к току в любом сечении линии, в том числе и на ее входе, равно Таким образом, подтверждается, что входное сопротивление линии, согласованной с нагрузкой, т. е. волновое сопротивление линии Z активно по характеру несмотря на реактивный характер ее элементов 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 [55] 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 |
|||||||||||