199040. lajstromszámú szabadalom • Eljárás hullámellenállás finombeállítására, valamint változtatható hullámellenállású iránycsatoló
1 HU 199040 B A találmány tárgya eljárás hullámellenállás finom beállítására elsősorban tápvonalakon és/vagy tápvonalszerelvényeken, valamint változtatható hullámellenállású iránycsatoló. Ismeretes, hogy az elektromágneses terjedési jelenségek időfüggöek. Az áramkörökön való véges terjedés következtében a kapcsolások be- és kimenetén a jelenségek nem egyidejűleg következnek be. Növekvő frekvenciával ennek egyre nagyobb a jelentősége. Az elektromágneses terjedési jelenségek rendelkeznek a haladóhullám minden jellegzetes tulajdonságával. A műszaki gyakorlatban általában ritkán van szükség valamilyen alkatrész valós és meddő összetevőjének meghatározására, mert az könnyebben kimutatható az alkatrésznek adott áramköri helyen történő működtetésével. Vannak azonban területek, ahol fontos az ohmos és reaktiv összetevő külön-külön ismerete: az pl. a közép- és rövidhullámú antennatechnika, ahol az egyes antennák az adott környezeti föltételek és az üzemi frekvencia függvényében eltérően .sikerülnek' Az adó, tápvonal és az antenna összehangolásához viszont szükséges az ohmos és reaktiv tag ismerete. Mint említettük, az impedancia összetevőire külön-külön ritkán van szükség, ill. bizonyos frekvencián felül még viszonylag pontos mérési lehetőség sincs. Helyette a névleges (karakterisztikus) impedanciátóli eltérést szokták vizsgálni. A nagyfrekvenciás rendszerek meghatározott karakterisztikus ellenállással (impedanciával) rendelkeznek a bemeneti és gyakran a kimeneti pontokon is. Ezt az ellenállást vagy impedanciát szokták karakterisztikus impedanciának, hullámellenállásnak egyaránt nevezni. A hullámellenállás nevét onnan kapta, hogy ha valamilyen kábelt a hullámellenállásával (karakterisztikus impedanciájával) zárunk le, akkor azon ideális esetben nem keletkezik állóhullám: ez az optimális terhelés, amelyre a kábelen át a maximális teljesitmény vihető át. A nagyfrekvenciás fokozatokban belül gyakorlatilag úgysem lehet mérni, mert bármilyen mérószerv olyan beavatkozást jelent, hogy az áramkör megváltozik. Ezért mérnek gyakorlatilag mindig a készülék bemeneti (hullámellenállással azonos impedanciájú) és ugyanolyan hullámellenállású lezárást kívánó kimeneti pontján. A nagyfrekvenciás készülékek döntő többsége olyan jellemző hullámellenállású lezárást adó és ugyanezzel az impedanciával lezárható, ill. lezárandó különleges négypólus, amelynek két-két olyan be- és kimeneti pontja van, amelyek közül egy-egy a csatlakozó földpontja. Ismeretes, hogy a jellemző hullámimpedancia megválasztása több szempont figyelembevételével lehetséges. így a csillapítás optimumára, a koaxiális kábelnél a 75 H az átütési feszültségre a 60 CL hullámimpedancia adódik. Az átvihető teljesítmény optimuma 35 :az 50.0- kőzépérték a teljesitmény és az átütési feszültség optimuma közt. A világ nagy részén, Így Magyarországon is az 5Qft. a szabványos, ettől a németek (60-ft-) és a Szovjetunió (75ÍI) tér el. Az ismert (karakterisztikus) impedanciamérő készülékek mindig az adott impedanciájú rendszerhez kötöttek és az egyik rendszer gyakran nem transzformálható át - még különleges átalakítókkal sem - a másikban. A (karakterisztikus) impedanciamérés kifejezésmódjait a kábeltechnikából veszi. Ez a gondolatmenet indokolt; hiszen bármilyen is a nagyfrekvenciás készülék, az energiát kábelen kapja és adja tovább. A nagyfrekvenciás értelmezésű koaxiális kábel olyan külső- (földelhető) és belsővezetőből áll, amelynek bármilyen hosszúságú szakaszára érvényes, hogy 2 ahol L a hosszegységre eső induktivitás, H/m; C a hosszegységre eső kapacitás, F/m; ez a bizonyos Zo (A) a hullámellenállás. A nagyfrekvenciás technikában döntő többségben aszimmetrikus, koaxiálisán elrendezett kábeleket használnak, amelyekre a fenti megállapítások igazak. Ha a kábelt a hullám ellenállásával zárjuk le, akkor a lezáró ellenálláson emésztődik el az átviendő energia, ha ettől eltérő impedanciával, akkor az energia több-kevesebb része visszaverődik, teljes rövidzár, vagy szakadás esetén pedig a teljes energia viszszaveródik. A rövidzárral történő lezárást vizsgálva belátható, hogy a rövidzáron feszültségminimum és árammaximum van és a teljesítmény nulla: az áram és a feszültség egymástól fázisban elvált. Az ilyen kábelen az energia ide-oda hullámzik, aminek következtében állóhullám alakul ki a kábel mentén. A kábel rendeltetésének akkor felel meg, ha minél több energiát tud átvinni, tehát ha a lezáró impedancia minél jobban közelíti a kábel Zo impedanciaértékét. A kábelek, lezárások, bemenő-, terhelőstb. impedanciák jóságának tehát egyik ismérve az adott rendszeren belül az általuk okozott állóhullámarány. Az állóhullámarány mérése nem mindig célszerű, sokszor előnyösebb a reflektált és haladó, a lezárásról visszaverődő és a gene-; rátör által szolgáltatott feszültségek arányát meghatározni, ezt a visszaverődési tényező fejezi ki. Közismert, hogy nagyobb pontosságot és mérési kényelmet biztosítanak a különböző iránycsatolós módszerek. A klasszikus négypóluselméletben a négypólus egyes jellemző értékeit úgy határozzák meg, hogy a megfelelő be-, ill. kimeneteket szakadássá, vagy rövidzárrá teszik. Nagyfrekvencián azonban a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
