Синтез линейных электрических цепей



Министерство образования и науки Российской Федерации

Новосибирский государственный технический университет

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

621.37                                                                                             № 3209

О-753

 

 

ОСНОВЫ ТЕОРИИ

ШИРОКОПОЛОСНОГО СОГЛАСОВАНИЯ

ПРОИЗВОЛЬНЫХ ИМПЕДАНСОВ

Программа, методические указания и контрольные задания

Для студентов III курса факультета «Радиотехника, электроника

И физика» специальности 2301 заочного отделения

 

Новосибирск

2006

УДК 621.372.512(07)

О-753

 

Рецензент канд. техн. наук, доц. В.Р. Снурницин

 

Составитель канд. техн. наук, доц. В.А. Яковенко

 

 

Работа подготовлена на кафедре радиоприемных

и радиопередающих устройств

 

© Новосибирский государственный

 
                                                                         технический университет, 2006

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Целями изучения дисциплины «Теоретические основы широкополосного согласования произвольных импедансов» (ТОС) являются освоение студентами знаний основ теории широкополосного согласования комплексных нагрузок, приобретение навыков построения и расчета согласующих цепей, умений использования теоретических сведений в решении практических инженерных задач и получение навыков расчета, проектирования и исследования широкополосных радиоэлектронных устройств.

Настоящая работа предназначена для студентов заочного отделения факультета «Радиотехника, электроника и физика», обучающихся по специальности 2301 (Радиотехника), в качестве руководства при изучения ими дисциплины ТОС. В процессе изучения студент должен освоить теоретический материал в соответствии с программой по рекомендуемой литературе, решить задачи контрольной работы и выполнить лабораторные работы. По результатам выполнения контрольной и лабораторных работ осуществляется допуск к зачету, на который выносится теоретический материал дисциплины.

Ниже приведены программа, задания к контрольной работе, методические указания к изучению теоретического материала и выполнению контрольной работы, а также вопросы для самостоятельной проверки качества усвоения изучаемого материала и список рекомендуемой литературы.

 

 

I. ПРОГРАММА, МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

И КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Введение

Постановка задачи согласования комплексных нагрузок. Принципы, теоретические и технические проблемы согласования. Баланс мощности на входе согласующей цепи. Характеристики и параметры качества согласования. Роль согласования в радиотехнике. История развития теории широкополосного согласования.

Методические указания

 

При изучении материала этого раздела следует уяснить принципиальную необходимость применения согласующей цепи (СЦ) в том случае, когда требуется передать максимально возможную мощность от генератора в комплексную нагрузку в широкой полосе частот. Это объясняется тем, что выходное сопротивление генератора и сопротивление нагрузки задаются независимо, а для передачи максимальной мощности в нагрузку необходимо, чтобы сопротивление нагрузки было комплексно сопряженным по отношению к выходному сопротивлению генератора. Постановка между генератором и нагрузкой пассивной реактивной цепи (согласующей цепи) разрешает это противоречие, поскольку в этом случае выбором соответствующей структуры СЦ и параметров ее элементов возможно обеспечить с некоторым допуском в заданной полосе частот комплексную сопряженность входного сопротивления нагруженной на заданную нагрузку СЦ по отношению к выходному сопротивлению генератора. При этом, поскольку СЦ реактивная и в ней не рассеивается мощность, вся проходящая в СЦ мощность будет выделяться в активной составляющей сопротивления нагрузки.

В этом же разделе курса необходимо уяснить, что качество согласования может быть оценено с помощью частотных характеристик модуля коэффициента отражения, коэффициента стоячей волны, коэффициента бегущей волны или модуля коэффициента передачи. Следует также понять, что все эти характеристики с точки зрения оценки качества согласования эквивалентны и по любой из них могут быть определены все остальные характеристики.

Следует также понять место и важность проблемы согласования в радиотехнике.

Литература: [1, с. 3–6; 2, с. 5–9; 3, с. 5–9].

Вопросы для самопроверки

 

1. Обоснуйте необходимость согласующей цепи при передаче мощности от генератора в нагрузку.

2. Что является условием передачи максимальной мощности от генератора в нагрузку?

3. Какие характеристики и их параметры используются для оценки качества широкополосного согласования комплексных нагрузок?

4. Поясните связь между различными характеристиками качества согласования.

 

Синтез линейных электрических цепей

 

Постановка задачи синтеза линейной электрической цепи. Системная функция цепи, ее аналитическое продолжение и условия физической реализуемости. Положительные вещест­венные функции. Методы проверки функции входного иммитанса цепи на фи­зическую реализуемость. Синтез линейных двухполюсников по Фостеру и Кау­эру.

 

Методические указания

 

При изучении материала этого раздела курса следует принять, что задача построения СЦ в конечном итоге сводится к синтезу двухполюсника по его входному иммитансу (входному сопротивлению или входной проводимости). Этим двухполюсником является нагруженная на заданную комплексную нагрузку СЦ. Среди большого количества разработанных на сегодня методов синтеза наиболее часто используются комбинированный метод Фостера и метод Кауэра, суть которых вам предстоит изучить.

Важным в теории линейных электрических цепей является понятие системной функции цепи и ее аналитического продолжения. Переход от функции цепи к ее аналитическому продолжению позволяет использовать при анализе электрических цепей хорошо разработанный аппарат теории функций комплексного переменного. В качестве системной функции при синтезе электрических цепей выступает функция входного иммитанса. Эта функция может соответствовать какой-либо физически реализуемой цепи, т.е. цепи, состоящей из неотрицательных индуктивностей, емкостей и резисторов. В этом случае системная функция цепи называется физически реализуемой. Прежде чем приступить к синтезу цепи, необходимо убедиться в ее физической реализуемости. Необходимыми и достаточными условиями физической реализуемости функции входного иммитанса являются ее вещественность и положительность. Однако проверка на вещественность и положительность достаточно сложна, поэтому ее проводят поэтапно, начиная с более простых необходимых, но не достаточных условий. Последним этапом является проверка на принадлежность функции к классу положительных вещественных функций, например, методом Штурма. Если результаты проверки показали, что функция входного иммитанса цепи физически реализуема, можно приступить к синтезу цепи, который осуществляется одним из известных методов, например методом Фостера или Кауэра. Метод Фостера основан на разложении функции входного иммитанса цепи на элементарные дроби, метод Кауэра – на разложении функции входного иммитанса цепи в цепную дробь.

Литература: [4, с. 164–193; 2, с. 23–30, 34–37].

 

Вопросы для самопроверки

1. Поясните исходные предпосылки и задачу синтеза линейной электрической цепи.

2. Дайте определение системной функции цепи и ее аналитического продолжения.

3. Что является условием вещественности и положительности линейной электрической цепи?

4. Изложите последовательность проверки функции входного иммитанса цепи на физическую реализуемость.

5. Изложите суть синтеза линейного двухполюсника по методу Фостера, по методу Кауэра.

 

Проблема аппрОксимации


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 279; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ