Трансформатор СВЧ

Трансформатор СВЧ, трансформатор полного сопротивления, устройство для преобразования полного электрического сопротивления СВЧ линии передачи (полого или диэлектрического радиоволновода, коаксиальной длинной линии, полосковой линии) с целью согласования её с нагрузкой либо, наоборот, для получения требуемого их рассогласования. Применяется в сверхвысоких частот технике. К Т. СВЧ относят также устройства для преобразования типов волн в радиоволноводах.

Согласующее (рассогласующее) действие Т. в большинстве его конструкций основано на использовании трансформирующих свойств отрезков линии передачи, в которых имеются неоднородности. Последние вызывают отражения (возмущения) волн, что приводит к изменению эквивалентных активного и (или) реактивного сопротивлений соответствующего участка линии передачи. Для создания неоднородностей применяют штыри, диафрагмы, короткозамкнутые шлейфы, диэлектрические втулки, стыки радиоволноводов, имеющих различные размеры поперечного сечения, и т.д.

В общем случае Т. можно рассматривать как пассивный линейный четырехполюсник с распределёнными параметрами, обладающий пренебрежимо малыми потерями, вход которого подключен к генератору (источнику СВЧ энергии), а выход ‒ к нагрузке. Входное сопротивление Zвх такого четырехполюсника зависит от волнового сопротивления r отрезка волновода (линии), его длины l, рабочей длины волны в волноводе l и полного сопротивления нагрузки Zн. Варьируя эти величины, получают необходимую трансформацию полного сопротивления. Например, если l = , то Zвх = r2/Zн; в случае чисто активной нагрузки Zвх = Rвх = r2/ Rн тоже чисто активное. Такой ‒ так называемый четвертьволновый ‒ Т. (рис. 1, а, б) применяют для согласования двух линий с разными r. Если величина согласуемой нагрузки изменяется в широких пределах, используют короткозамкнутые шлейфы (Zн = 0, Zвх = jrtg2p/l), длину которых регулируют, например, при помощи поршня. Существуют 1-, 2- и 3-шлейфовые Т. (рис. 1, б). Вместо шлейфов нередко применяют так называемые реактивные штыри (рис. 2), диэлектрические втулки (рис. 1, г), диафрагмы. Распространены Т., выполненные на основе двойного тройника с замкнутыми накоротко Е- и Н-плечами (рис. 1, д).

Степень согласования при помощи Т. характеризуется величиной коэффициента стоячей волны (КСВ). Как правило, согласование считают удовлетворительным, если КСВ ~1,2‒1,3 (при проведении точных измерений 1,05‒1,1). Существуют Т. с фиксированными параметрами и настраиваемые. Настройка Т. обычно производится по максимуму мощности, поступающей в нагрузку (точную настройку осуществляют с применением измерительной линии или панорамного измерителя КСВ). Различают Т. узкополосные (у которых при перестройке КСВ остаётся ниже заданного уровня в полосе частот шириной не свыше 1% от средней частоты) и широкополосные (5‒10% и более).

Т. СВЧ для преобразования типов волн выполняют в виде согласованных (КСВ £ 1,2) переходов ‒ коаксиально-волноводных, полосково-волноводных, волноводно-волноводных. Основной элементы таких Т. ‒ возбудители волн определённых типов (металлические штыри, щели, решётки различной конфигурации) и устройства для подавления волн нежелательных типов (плавные протяжённые переходы, поглотители, фильтры и т.п.).

Лит.: Лебедев И. В., Техника и приборы СВЧ, 2 изд., т. 1, М., 1970; Валитов Р. А., Сретенский В. Н., Радиотехнические измерения, М., 1970.

В. Н. Сретенский.