Неочевидная схемотехника: часть первая. О кусках и эхе.

Для многих слово «СВЧ» означает не только микроволновую печку. Кто-то вспоминает спутниковую связь и вайфай. Но я постоянно вижу, что люди боятся работать с частотами выше нескольких сотен мегагерц. Слышу возгласы «да ты чтоо! Это ж свч, там все по-другому!» Не спорю, на некоторые моменты я до сих пор смотрю как на колдовство, по ходу обучения что-то меня очень сильно удивляло. Решил я наконец поделиться своими знаниями и примерами, мысли зрели с первого курса, то есть четыре года уже этим мыслям.

Лучше всего проводить аналогию между радио и звуком. Причин тому много: и то и другое есть волны, подчиняются похожим законам, а главное — имеют сравнимую длину волны. Об этом чуть позже.

Приведу немного формул, которые дают еще в школе. Длина волны связана с частотой через скорость сигнала:

частота с длиной волны

Если речь идет о вакууме, скорость равна скорости света (2.99e8 м/с). В каком-то веществе скорость может быть меньше и это определяется показателем преломления:



В электронике показатель преломления почти никогда не употребляют, говорят о диэлектрической проницаемости (эпсилон). Показатель преломления равен корню квадратному из эпсилон. Эпсилон для воздуха равен одному, для многих пластмасс из которых делают изоляцию проводов — близок к единице. Так что громкие заявления производителей аудиокабеля о том, что «скорость распространения сигнала составляет 98% от скорости света» близки к истине. Дальше, у FR-4 показатель равен 4.4, у стекла 7, у керамики, которую частенько используют для СВЧ плат, от 10 до 40, у воды вообще 80. Есть материалы с эпсилон в несколько тысяч.

Также принято не говорить о скорости, но назвать показатель преломления «коэффициентом укорочения», потому как именно во столько раз длина волны в материале становится меньше чем в вакууме. В том же текстолите длина волны в два раза меньше, чем в вакууме.
А теперь простое правило, позволяющее быстро посчитать длину волны в вакууме, зная частоту и наоборот:
Частота в ГГц равна 30 разделить на длину волны в сантиметрах
Длина волны в сантиметрах равна 30 разделить на частоту в гигагерцах.
Частота в мегагерцах равна 300 разделить на длину волны в метрах.
Длина волны в мегагерцах равна 300 разделить … ну вы поняли.


Теперь становится понятно, почему можно сравнивать свойства звука и радио, особенно СВЧ. Давайте посчитаем длину волны какого-то звука (например, с частотой 1 кГц) в воздухе: при скорости в 300 м/с и периоде 1 мс длина волны равна 300*0.001 = 0.3 м = 30 см.
А теперь СВЧ сигнала (с частотой 1 ГГц) в текстолитовой плате: в вакууме 30/1 = 30 см, в материале в два раза меньше, итого 15 см.
Получили сравнимые величины, правда? Чуть позже будет понятно, почему для нас так важна длина волны.

Идем дальше. Представьте, вы стоите один в пустой комнате, кричите «А!» и слышите частое эхо. А теперь стоите в горах, кричите то же самое «А!» и через пару секунд эхо приходит к нам. Красота!…

Что-то мы все о волнах, звуках, снег в горах лежит… у нас-то электричество, напряжения, токи!

Вот давайте возьмем генератор синуса и подключим к нему пару проводов. Будем показывать на графике напряжение в каждой точке между проводами в какой-то момент времени. Понятно, что получится синусоида и эта синусоида будет бежать по проводам со скоростью сигнала (если кому не понятно, потом увидите анимацию ниже).
падающая волна

Теперь поместим на конце проводов комнату или горы из начала статьи, чтобы сигнал отражался. Отраженный сигнал будет такой же синусоидой, только бегущей обратно.
отраженная волна

Только не надо думать, что синяя волна бежит по одному проводу, а красная по другому. Просто я так нарисовал, в этом случае это уже просто абстракция: в реальности не будет никакой падающей и отраженной волны, будет уже не прямой и отраженный сигнал, а их сумма. Вот, взгляните на анимацию:
стоячая гипноволна
Да-да, в сумме мы получаем синусоиду с переменной амплитудой, которая стоит на месте. Ее так и называют: стоячая волна. Хорошо видны такие волны в трубе рубенса: YouTube: Труба не моя, я просто разместил ссылку.

У стоячей волны можно выделить несколько интересных точек: как видите, в каком-то месте (на рисунке-анимации отмеченном точкой) амплитуда всегда равна нулю. То есть если вы возьмете ВЧ вольтметр и приложите к проводам в этом месте, он вам покажет 0. Эти точки называются узлами. А в каких-то местах, напротив, напряжение будет максимально. Такие точки называются пучностями. В трубе рубенса, например, в узлах пламени почти нет, а в пучностях оно самое высокое.
Нетрудно понять, что расстояние между пучностями равно половине длины волны, между узлами и пучностями — четверти длины волны.
лямбды

Очень рекомендую посмотреть видео YouTube: Как измерить скорость света с помощью шоколадки, там хорошо показана суть стоячих волн.

Дальше — больше! Но для начала поймем, от чего в принципе может отражаться волна. Вообще это тема следующей статьи. Но я думаю, никто не обидится, если я скажу, что волна всегда отражается, если провода закоротить (это так и называется — КЗ) и если оставить концы свободными (это называется холостой ход — ХХ). (В следующей статье мы как раз будем говорить о сопротивлениях, волновых в том числе. Вот отражение происходит при изменении волнового сопротивления по ходу волны. В случае КЗ сопротивление равно нулю, в случае ХХ оно бесконечно).
Итак, берем линию длиной в четверть волны и закорачиваем одну сторону линии. Провода соединены и напряжение равно нулю, никуда не денешься, в этой точке у нас узел. Посмотрите выше статью и вы поймете, что на другом конце будет пучность, то есть максимум напряжения
Теперь возьмем кабель, в котором есть сигнал некоторой частоты. Подключаем к этому кабелю ЗАКОРОЧЕННУЮ линию с длиной в лямбда-на-четыре на этой частоте (считаем длину волны с учетом материала изоляции) и… ничего не происходит! Для меня в свое время было откровением увидеть сигнал, проходящий по закороченному кабелю. Это свойство используют на радиостанциях, где кабель подвешивают на четвертьволновых стойках, стойки спокойной закапывают в землю и ничего не изолируют (wiki: металлический изолятор)
металлический изолятор

Но такое прокатывает только на частотах для которых длина = n*лямбда/4 (где n — нечетное: 1, 3, 5…). На всех остальных частотах наш исходный кабель закорачивается, как ему и положено. В том числе и по постоянному току. Это используют при разработке разных устройств СВЧ связи: хорошим тоном считается на входе устройства устраивать короткозамкнутый шлейф (шлейф — это кусочек линии с некоторой привязанной к длине волны длиной), чтобы заземлить антенну по постоянному току и защитить устройство от статики и грозовых низкочастотных (меньше 1 ГГц) разрядов.
защита

Ну и напоследок другой пример.
Еще раз возьмем кусок четвертьволновой линии, на этот раз на одном конце будет холостой ход — просто никуда ее не будем подключать. Можете снова проделать операции со стоячей волной и понять, что на другом конце будет короткое замыкание на соответствующих частотах.
До этого мы работали с парой проводов: провода одинаковые и напряжения на них относительно земли находятся в противофазе: когда на одном проводе +3 вольта, на другом -3 вольта в этой точке (правильней говорить, в сечении). Такая линия называется балансной или дифференциальной. Давайте заземлим один из проводов. Получим небалансную линию: у нас есть земля (или экран) и сигнальный провод. Хорошим примером может стать коаксиальный кабель. Земляной провод у такой линии всегда имеет большие габариты.

Вот мы и добрались до наших любимых печатных плат. На плате также можно получить небалансную линию. Есть несколько вариантов, самый простой называют микрополосковой линией (или микрополоской, microstrip line, MSL). Для этого на одной стороне платы рисуем большой полигон, а на другой проводим дорожку с определенной шириной (про это я также в следующей статье буду рассказывать). В разрезе это вот так выглядит:
microstrip

Теперь можно подпаивать коаксиальный кабель или разъем (экран на нижний полигон, центральную жилу на дорожку). Открытый шлейф на плате также устроить несложно: нужно просто провести дорожку «в никуда». Вот как это выглядит с одной стороны:
топология

С обратной стороны, напомню, экран — сплошная металлизация. А цифрами отмечены места, куда мы подключаем кабели или разъемы, а к разъемам подключаем измерительное оборудование.
Ну еще картинка в 3D
в 3д

И фотография устройства:
stub

Сама плата здесь экраном лежит на алюминиевой пластине (скажу по секрету, пластина эта согнута из крышки старого CD-привода), припаяны и закреплены разъемы N-типа.
Давайте подключим с одной стороны генератор сигнала, а с другой будем измерять мощность. Так мы сможем измерить коэффициент передачи: отношение мощности на выходе к мощности на входе. А если измерения провести сразу на нескольких частотах, то можно увидеть частотную зависимость или амплитудно-частотную характеристику (АЧХ). Думаю, про последнюю штуку многие слышали, как минимум в контексте акустических систем.

Итак, АЧХ нашего шлейфа на линии:
s21

Как видите, на какой-то частоте длина шлейфа равна четверти длины волны и он успешно подтверждает мои слова: ХХ с одной стороны превращается в элегантные шорты в короткое замыкание нашей линии и сигнал почти не доходит до выхода (-40 дБ — это ж over в 9000 раз в десять тысяч раз ослабление! Про децибелы если кому интересно, расскажу)

Замечу, что это всего-лишь кусок металла, припаянный к линии. Здесь частоты относительно небольшие, материал с невысокой диэлектрической проницаемостью и все размеры большие. Но если говорить о более высоких частотах уже в 3-4 ГГц, то таким вот шлейфом может стать «сопля» припоя, которую вы допустили при неаккуратной пайке. Или… внутренний элемент конструкции конденсатора типоразмера 1206. И вот он уже не будет работать как конденсатор! Поэтому чем выше частоты, тем более высокие требования предъявляются к соблюдению габаритов и тем более мелкие комплектующие используются.

В следующий раз разберемся с волновым сопротивлением линий, их емкостью, индуктивностью и согласованием цепей.
Дальше у меня по плану балансные и небалансные линии; более конкретные примеры устройств: делители, ответвители, фильтры и прочая СВЧшная магия.

Пишите, насколько было понятно, может быть стоит писать в более строгом стиле, может где-то поторопился или наоборот мусолю очевидные вещи.

upd:
тут вспомнил, что забыл рассказать про КСВН (коэффициент стоячей волны по напряжению), хотя оно было так близко. Эта величина характеризует количество отраженной мощности и равна отношению амплитуды в пучности к амплитуде в узле. То есть если волна бежит (как на первой картинке), то никаких пучностей и узлов нет, везде все одинаково и КСВ = 1 (меньше единицы оно не бывает). В нашем же случае в узле амплитуда равна нулю, значит КСВ стремится к бесконечности.
Есть еще способы напрямую померять эту отраженную мощность. Тогда по аналогии с коэффициентом передачи определяется и коэффициент отражения. КСВН и коэффициент отражения связаны простой формулой:
vswr
VSWR — voltage standing wave ratio

В нашем случае со шлейфом на частоте КЗ волна отражается почти вся ( в децибелах коэффициент отражения равен нулю, а в линейных единицах это, простите за каламбур, единица)
s11

Ну и КСВ для нашей платки «взлетает» в бесконечность. Усилители горят, мощность излучается во все стороны, зато на выходе ничего лишнего
vswr_stub

upd2: я решил участвовать в конкурсе. Ну и вторая статья на подходе, товарищи!


upd3: в статье говорится об узлах и пучностях напряжения, так как напряжение проще представить и измерить. Если вам проще говорить о токе, то все просто:
В узле напряжения пучность тока
В пучности напряжения у тока узел.
  • +38
  • 08 марта 2013, 20:12
  • anper

Комментарии (129)

RSS свернуть / развернуть
Интересно. И (мне) темп нормальный, без лишнего разжёвывания но вроде и без пропусков.
0
Еще раз возьмем кусок четвертьволновой линии, на этот раз на одном конце будет холостой ход — просто никуда ее не будем подключать. Можете снова проделать операции со стоячей волной и понять, что на другом конце будет короткое замыкание на соответствующих частотах.

Т.е. выходной каскад может дать дуба, так?
0
при соответствующих мощностях при работе на несогласованную нагрузку (хоть ХХ хоть КЗ) да, спалить можно. Если говорить про всякую СВЧ связь, тот же вайфай, там мощности в несколько милливатт и такие вещи проходят безнаказанными. А на более низких частотах (ну или в каких-нибудь радарах) там да, даже небольшое рассогласование приведет к появлению нехилой такой отраженной волны, которая пожгет выходной каскад.
0
Т.е. выходной каскад может дать дуба, так?
Да, охотно. Не зря же предупреждают, что передатчики без антенны не включают. Ну, зависит от мощности, конечно. ПДУ-шка от китайской машинки и без антенны не сгорит.
0
ага, во многих усилителях на диапазон 27 МГц (занимался одно время) есть встроенный КСВметр, который меряет величину стоячей волны и если он выше допустимого, вырубает усилок
0
Еще отличный пример — пустая микроволновка =) Моща начинает выпадать в самых неожиданных местах…
0
У меня в жизни был пример когда в одном месте отошла точечная сварка которой так любят собирать эти самы свч печки. и не важно нагружена печь (с продуктами) или нет, ну вот моща и вылазила в щель размером примерно 1мм на 2см. в этом месте металл (тонкая жесть) раскалялась докрасна.
В качестве ремонта долго не думал и просверлил отверстия насквозь в нескольких местах вдоль этой щели и поставил обычные заклепки. работает уже года два и нагрева нет в этом месте.
0
отлично все интересно и понятно ))) так держать…
с удовольствием почитаю еще статьи по свч )))
0
  • avatar
  • oss
  • 08 марта 2013, 20:57
Но если говорить о более высоких частотах уже в 3-4 ГГц, то таким вот шлейфом может стать «сопля» припоя, которую вы допустили при неаккуратной пайке.

Тут можно как раз вспомнить скрутку витухи. При удачном попадании, как понимаю, можно наглухо усадить сигнал. Частоты там конечно не сказать, чтобы сильно большие, но так и накрутить можно от души :)
+2
Там больше влияет паразитная индуктивность/емкость, про это отдельный разговор, во второй статье планирую.
кхм, посмотрел под стол на четыре дичайших скрутки. Но 5 мегабит спокойно есть.
0
Конечно есть, пока в юности тягали домашние сети эпмирически вывели — до 4 нормальных скруток на стометровой линии это предел для 100 мбит/с, дальше уже начинаются чудеса…
А так да — на скрутке разбег по фазе прямой и отраженки видимо совсем небольшой (усы у скрутки слишком короткие для этих частот)
Мне больше нравятся приборчики, которые показывают расстояние до неоднородности в линии — весьма практичное и наглядное использование описанных в статье свойств…
0
В сфере локальных сетей более 13 лет. есть клиенты и с 6 скрутками на 80-90м. На сегодня больше проблем доставляет кабель сделаный по китайским технологиям, алюминевые кабеля и биметалы, у которых вообще непонятные характеристики. малейшая влага и активно разьедает (образуется гальваническая пара).
Что касается скруток — я жилы скручиваю между собой а потом хвостик длиной 2см оборачиваю или складываю вокруг проводника, так чтобы не было этих соплей длинных.
0
Хорошая статья. Пиши еще!
P.S. Ненадолго задумался, куда же девается энергия из этого «аппендикса», пока не вспомнил, что это четвертьволновой вибратор :)
0
  • avatar
  • Vga
  • 08 марта 2013, 21:11
вот нифига это не вибратор. Там же экран снизу. Он излучает, конечно, но не так сильно. В основном, энергия обратно отражается, на первый порт (надо будет график отраженной мощности привести)
0
Гм, но он вроде и без экрана должен влиять?
Да, про отражения я забыл. Хреново я все же СВЧ знаю)
0
Спасибо, весьма доступно.
+1
  • avatar
  • evsi
  • 08 марта 2013, 21:25
Доступно, да… Но этого мало! Всё равно это почти не поможет, частоты ведь растут. И на 2.4ГГц, а тем более на 5 уже надо осваивать соответствующие КАДы по СВЧ, проектированию антенн и прочее.
Я удачно сделал как-то, с первого раза, моноимпульсный передатчик 4нс, 400В-20А. Этого было мало, переразвёл плату на 1000В-50А (другой IGBT, другие диоды), подсоединил балун и антенну… и получил на выходе еле-еле 200В. Везение кончилось. Все ушло в гудок землю. И началось согласование. Пока не освоил MWO, прогнал на нём топологию и, главное, разъём — ничего не работало. А ведь это моноимпульс, там прощё гораздо… На новый вариант ушёл год и всё равно, пока не избавился от разъёма:-) фигня-с была.
0
о, знакомые слова, MWO, AWR. Кстати шлейф этот как раз в офисе считался, я думаю аппендиксом к статье показать рассчет потом
0
Когда добавляешь к статье апдейт — желательно добавить комментарий об этом, чтобы уже прочитавшие знали, что статья обновилась (ну и сама статья при этом всплывает в «прямом эфире»).
0
спасибо, думал о том, как бы сообщить об апдейте, буду знать эту фичу
0
Все отлично, автору спасибо! Кому надо — недостающее/формальное найдет в книге, а как по мне, статья выполняет очень важную роль — ненавязчиво рассказать как и что бывает, какими свойствами обладает. Этого достаточно чтобы получить представление, и дать базу для <куда дальше рыть, если нужно что-то точнее>.
0
  • avatar
  • N1X
  • 08 марта 2013, 21:54
спасибо, все замечательно, все понятно.
0
Спасибо за доступное изложение. Маленькая хотелка: если можно, в одной из статей в качестве примера рассмотреть какой-нибудь «народный» трансивер типа cc1101, а именно ВЧ часть устройства, плата, подбор компонентов, что и зачем, интересует сам принцип.
0
антенну! антенну вообще круто будет!
0
а вот по антеннам я не очень специалист. Обычно использую готовые конструкции. Разве что четвертьволновый штырь (к примеру, для тех же 27 МГц) или тот же штырь «в банке» (вайфай или спутник).
Хотя на статью может и наберется. Но чуть позже
0
Интересно. Жду продолжения
0

так?
λ/4 — разумеется для частоты подавления
0
форму волны в шлейфе правильно изобразил, на линии узел, ага. А вот от узла до разъема не обязательно четвертьволны, но что-то я задумался, как влияет это расстояние.

И да, в шлейфе сдвиг фазы 90 градусов на этой частоте, все верно
0
великолепно, вспомнил молодость (если можно уже так говорить в моём юном возрасте) и ипф ран
0
Спасибо за статью!
0
Очень интересная статья. А планируется так сказать завернуть последующие статьи в практическое русло. Рассказать про разводку многослойных ПП на примерах DDR, FastEthernet, USB и т.д?
0
  • avatar
  • ADZ
  • 09 марта 2013, 16:48
если говорить про DDR и USB, там больше внимания уделяется длине дифференциальных линий. Третью статью я запланировал про балансные-дифференциальные линии, будут примеры.

Ну и понятия «многослойная ПП» и описанные интерфейсы не напрямую связаны.
0
может быть стоит писать в более строгом стиле
не надо разводить тут филиалы быдловузов
эта статья читается легко и в ней нет матана

кстати у меня лежат платы маяков 407мгц и там тоже полосковые резонаторы типа с кз на общий и подстроечные конденсаторы
самое забавное — дырка для выходного провода находится в 1см от соединения в землей, а противоположный конец полоски идет на подстроечный конденсатор

полезным было бы написать или сделать перевод какого мануала по печатным антеннам 2.4ггц или согласованию с мелким таким разъемом для подключения готовой антенны от старых роутеров

вчера смотрел модули на базе nrf24 и там у них припаяны здоровые сма разъемы и небольшая полоска меди на плате от деталей идет, больше ничего
вот было бы интересно посчитать все это, а то хотел платы заказать у киатйцев
и еще меня интересует диапазон 70см 430мгц
0
ладно, не буду тут холиварить про матан в быдловузов.

уоо, фразу «с кз на общий» не понял. А можно фотки про полоски с конденсаторами?

есть мануал по печатным антеннам на разные диапазоны, вроде от HopeRF, можно конкретные частоты замоделить и про это рассказать.

я бы не сказал, что СМА большие разъемы. А полоска меди идет как антенна или как линия к разъему?

а что такого особенного в диапазоне 430 мгц? Что конкретно интересует?
0
ув. anper, ответьте пожалуйста на мой комментарии выше
0
ответил. Я там что-то задумался над вопросом, надо в спокойной обстановке подумать, сейчас выходные, родители, кошка, аа…
0
уоо, фразу «с кз на общий» не понял.
из подстроечного конденсатора идет полоска и замыкается на землю
из этой полоски недалеко от точки кз идет дырка для припайки провода-антенны
фотки попозже выложу, пока лень

можно конкретные частоты замоделить и про это рассказать.
было бы интересно почитать

я бы не сказал, что СМА большие разъемы.
по сравнению с теми смд на роутерах и влан картах эти резьбовые сма огромны

А полоска меди идет как антенна или как линия к разъему?
как линия, антенна у других модулей сделана змейкой, а где сма дырка, то там идет короткая линия и вот хотелось бы ее тоже уметь считать

а что такого особенного в диапазоне 430 мгц? Что конкретно интересует?
ну он несколько отличается от 2.4ггц и например для него антенна на плате в виде петли тоже считается или же штырек 1\4 волны с катушкой укорочения

есть конечно много материалов по этой теме, но они очень нудные и написаны быдловузниками унылым языком
0
на роутерах обычно U.FL. Если говорить о рабочих частотах, то SMA бывает до 11 ГГц, а уфльки которые я видел гигов до 6 работают. Тут важна точность изготовления, а размеры любые могут быть.

а, ну конденсатор там с выходного каскада стоит? Ну а полоска с КЗ — это шлейф вроде того, что я показывал на плате роутера в статье?

Диапазон 430 менее требователен к габаритам компонентов, там многое можно делать на больших SMD (хотя мы 0402 успешно до 10 гигов применяем), на дискретных катушках (про индуктивности отдельная тема, в следующей статье заострю внимание).
С другой стороны, там все габариты распределенных шлейфов уже приличных размеров, поэтому активно применяют укорачивающие катушки, емкости и т.д.

А насчет антенны в виде петли, она в принципе универсальная.
0
Авторский оригинал не нашел(видимо какая-то польза от быдловуза все же есть), но благо сохранился копипаст-архив на другом сайте. Весьма полезно ознакомится с классическим трудом по волнам и т.п.
0
вот это жесть! Вообще да, СВЧ оно такое, все гнутое и кляксы на плате. Смотрел тут спутниковый конвертер британский готов 70-х, не знаю, как они это делали, но там ни одной прямой дорожки на плате. Какие-то круги, волнистые линии. От руки похоже рисовали в темной комнате с толстыми стенами. Сразу с подключенными приборами и терморектальным криптоанализатором
0
Ы! Калыч Торт! А с картинками все плохо, да?
0
О! Вот так с картинками
0
А картинки — то есть, то нету, прикол на хостинге? Хочу засейвить.
0
Видимо да. Я сохранил в pdf могу закинуть куда-нибудь.
0
комментарий был удален
Косые линки похоже. В «версии для печати» все пучком. Ну и вбив название статьи — можно найти альтернативный источники.
0
Я один такой источник нашел — статья обрывается в конце
0
Все, сохранил в архив через версию для печати, спасибо!
0
авторский оригинал у автора на сцайте, который внезапно перестал работать
наверное надо денег платить уже или опять чего-то сломалось
0
…видны резонаторы секторного вида. Углы проводников не загнуты на 90 градусов, а скошены под 45, т.к. ток на этих частотах имеет свойство отражаться. При угле в 90 градусов он отразится обратно, а при 45 – в нужную сторону.

ORLY? О_о
0
Показатель преломления равен корню квадратному из эпсилон. Эпсилон для воздуха равен одному, для фторопласта и многих других пластмасс из которых делают изоляцию проводов — близок к единице.
Странно, раньше гуглил про диэлектрическую проницаемость фторопласта, видел, что больше единицы, сейчас ещё раз посмотрел — говорят 2.
0
мой факап, не посмотрел, а память подвела. Чуть позже исправлю
0
Детектор КСВ ставят на расстоянии четверть волны от… от выходного каскада?
0
нет, КСВ (если говорить об амплитуде) не зависит от расстояния до точки измерения. Если это согласованный кабель конечно
0
А можно поподробнее?
Что из себя представляет детектор КСВ? Обычный диод?
Если в точке его установки будет узел, что он всегда будет ловить 0 (при КСВ равном бесконечности), а если пучность — то удвоенная амплитуда. А если на расстоянии четверть + восьмушка, то колебания той же амплитуды, что и падающая волна. Как тогда отличить согласованное состояние от рассогласованного?
0
Не знаю как в очень СВЧ :) но на метровых, дециметровых волнах в передатчиках используют параллельный основной линии передачи проводник с одной стороны нагрузженный на баласт, с другой тоже нагрузка и диод как детектор. При этом место подключения диода (с одной или с другой стороны этого проводника) означает что он будет мерять — прямую мощность или отраженную
0
Диодом как раз по причине «непонятности», в какой точке рассматриваем, не пользуются. Детектор КСВ — ответвитель, который отводит прямую или отраженную волну и детектор стоит уже на отраженную волну. То есть он не рассматривает стоячую волну в принципе, и не важно, пучность или узел. Я планирую в четвертой статье цикла заострить на них внимание, тут не очень понятно написал. Ниже уже как раз описали это дело.
0
Хорошо, четвертую ждем )
Знания в СВЧ крайне ограничены. Смотрел на некоторые передатчики. Там не видно что это — ответвления или основной тракт. Скорее всего, как везде, с отводом. Но если есть фозможность сравнить фазы в выходном каскаде (какая должна быть) с фазой с точке установки детектора, то можно и вычислить КСВ, думается. И там, судя по рисунку, не важно, на каком расстоянии установлен детектор: четверть волны или полуволны.

Выходной каскад выходит из строя, если в нем оказывается пучность, так? Узел не страшен для него?

Что хотелось бы увидет — коаксиально-волновой переход. Как выглядит внутри.
0
А как сравнить фазы в таком случае? Посчитать по длине? Тогда да, можно и диодом обойтись. Но метод не очень хороший по ряду причин, ответвитель или мост лучше.

Если уж так рассуждать, то должен выйти при коротком замыкании, то есть в узле. А Насчет работы на холостой ход… мне все подсказывает, что нельзя вообще включать на несогласованную нагрузку, то есть неподключенный ни к чему усилитель тоже может сгореть. Пока не могу понять, почему, токи вроде не текут. нужно схемку нарисовать.

штырь из центральной жилы кабеля, торчащий в боковой стенке волновода, с одной стороны стенка на расстоянии в четверть волны. Ну и оплетка кабеля на корпус волновода. xreferat.ru/image/38/1305942740_101.png
Вроде море картинок
0
В пучности выходной каскад выносится превышением напряжения, AFAIK.
0
Да, ясно. Главное — принципиальная возможность. Тот передатчик, который я имею ввиду, перестраиваемый по частоте. Стало быть, нужен пересчет фазы под другие длины волн. Неудобство есть, но на один раз — при проектировании. Может будет возможность, рассмотрю поближе.

По выходу какскада из строя — тут мои соображения совпадают с мнением от Vga ниже. От того, что выходной какскад находится в узле стоячих волн, произойдет взаимная компенсация, но не КЗ. А в пучности — двукратное превышение, напряжения, на которое элементы каскада вряд ли расчитаны. Другое дело, что стоячая волна, скорее всего, окажется не такой стоячей и будет медленно смещаться ввиду непостоянства влияющих факторов. Тогда пучности и доберутся.

За картинку КВП спасибо.
0
Ну насчет смещения я бы не стал говорить, если отражение происходит от пассивных элементов, то факторы будут меняться только от температуры, а вообще это достаточно стабильная система. «Волна будет не такой стоячей» — действительно, КСВ равного бесконечности достичь невозможно, в любом случае есть потери в линии и неполное отражение
0
Как раз таки понятно. Если диод «со стороны» транзисторов — меряем прямую. Со стороны выхода, отраженку. Если ничего не перепутал в передатчиках у нас так.
0
ну так потому что «у вас так», потому и понятно. По моему описанию все что угодно можно представить, схему нарисовать надо, показать топологию.
0
Вот так:
Направленный ответвитель
0
Ага, спойлеры-спойлеры, про ответвители и их применение собирался в третьей статье осветить
0
Оно так называется? :D
0
кто — оно?
0
с R1 тоже сигнал надо снимать
0
С R1 снимается отраженная волна. Если нас интересует только мощность передатчика, можно и не снимать. А вообще правильней брать два ответвителя каждый со своей нагрузкой и детектором, иначе переотражения в детекторе будут вносить погрешность в измерении и мощности и КСВ
0
Два ответвителя используются, правильно, для прямой и отраженой. Я просто один нарисовал, чтоб показать, что я имел ввиду.
«Оно» это спойлеры?
0
Ну да, «оно» — это спойлеры. Я просто примерно такую схему хотел нарисовать, это скорее для меня самого спойлер.

Ну вообще спойлер, это же когда сюжет рассказывают или всю интригу срывают
0
Спасибо за статью.
Может и это кому пригодится, кто не читал.
+2
А тут для тех, кто про антенки интересовался.
+3
оо, в октябре чел из TI рассказывал про эти аппноты, а я вот только сейчас их увидел
0
посмотрел. Писец моему мозгу… :(
0
не туда откомметировал, сорри
0
а от чего писец пришел?
0
все, понял
0
да, вспоминал про эту статью. Нужно проанализировать будет
0
Спасибо за статью. Читал с удовольствием, хотя вроде бы ничего нового не узнал. Жду продолжения.
0
Спасибо, очень доходчиво многое объяснили!

А то, как зайдешь на Педивикию (особенно RU) — одни формулы (формулы тоже нужны на определенном этапе раскрытия темы), а вот о сути и природе вещей там практически ничего нет или очень мало.
0
Есть такой минус. Особенно этим страдают околоматематические и околоалгоритмические статьи. Без должной подготовки фиг что поймешь, да и банально неинтересно читать.
0
Википедию по правилам хорошего тона юзают, как ссылку на малоупотребительный и возможно непонятный некоторым термин, аббривиатуру, название, т.е. как на общее определение, общую справку для последующего гугления. Ссылатся на педивикию, как на источник некой инфы в «научном», техническом споре — уже моветон и пошлость. Как и постить что-то типа в ветке: «А вот в педивикии не так сказано» или «Посмотрел щас педивикию и… бла-бла-бла».

P.S. Не знаю как в других вопросах, но в математике, физике и электронике википедия облажалась конкретно. Ну и не надо забывать, что это всего лишь энциклопедич.справочник, который писали пикейные жилеты без надлещащей академической и прочей вычитки и редакции.
0
P.S. Не знаю как в других вопросах, но в математике, физике и электронике википедия облажалась конкретно.
Русская. Англоязычная более-менее нормально написана. Правда впитывать что-то сложное не на родном языке проблематично.
0
Без должной подготовки фиг что поймешь, да и банально неинтересно читать.
Точно. А ведь можно и так. Легко и непринужденно.
+1
посмотрел. Писец моему мозгу… :(
0
Так, реально.
Оно работает, хотя никто и не понимает, как «оно» работает. Ну а «Если вы думаете, что понимаете квантовую механику, значит, вы её не понимаете.»
0
Очень хорошая статья, настоящий специалист писал. Года 3 уже почитываю Лурку не для смеха, а получения ЗНАНИЙ… Педивикия — отстой.
+1
Ну, вообще говоря даже на глагне лурка написано «факты > лулзы», так что раздача знаний там основное. Правда, охват тем у лурки специфический.
0
потому что это пишут жыды
в немецкой и английской версиях с этим несколько попроще и без должной подготовки на неродном языке материал более понятен
не раз уже так читал, к тому же в английской версии он более полон
0
википедия все-таки не учебный ресурс а именно справочный. Не удивительно, что многий материал из нее нельзя понять, если он для вас совсем новый.
Ну и конечно в вики нельзя писать в стиле «а давайте представим горы! Так, что тут у нас?…»
0
Ну все же вики — по идее энциклопедия. А туда часто заходишь выяснить «что это вообще?» — а на тебя вываливают тонну формул и ноль пояснений что это вообще такое. А основная роль энциклопедии, все же, доступно пояснить что это такое.
+1
Отлично, так держать! Очень интересно читать, все хорошо написано. Жду продолжения, мне эта тема интересна.
0
Кому любопытно посмотреть на радиолюбительские СВЧ конструкции (до 24 ГГц!), может из интереса заглянуть на страничку Matjaž Vidmar (S53MV).
+1
Скорость измеряется в метрах в секунду.
+2
Можно я!? Можно?!
И в узлах еще!
+1
В узлах амплитуда волны равняется нулю:)
+1
ее! Считаю что это самый крутой комментарий!
+1
— Скорость измеряется в метрах в секунду.
— Можно я!? Можно?! И в узлах еще!
— В узлах амплитуда волны равняется нулю:)
Статья студента 4-го курса вызвала
ажиотаж в рядах «любителей»
0
— Скорость измеряется в метрах в секунду.
Это было замечание к фразе
Если речь идет о вакууме, скорость равна скорости света (2.99e8 м/с²).
Статья студента 4-го курса вызвала ажиотаж в рядах «любителей»
Почему бы и нет? Толково составленная статья, познавательно.
Сразу видно, что автор потратил много времени на ее подготовку, спасибо ему за это.
0
спасибо за лестные отзывы. Прикол про ажиотаж не понял.
На подготовку потратил целый замечательный день, а вот шел к ней долго и было много материала
0
Ну так я и дописал, потому, чтобез контекста нифига не понятно к чему относится комментарий =)
0
Ну дык это — шутка юмора. Все возбужденно обсуждают, открываются перспективы… расчет геометрии печатных антенн, раскрытие тайны мавзолея научным инструментом и т.д.

Вот и я говорю: я вот тоже прочитал книгу(в II-х томах) — читаешь, читаешь — слова легкие: косинус, синус, но как книжку закроешь — все вылетело…

P.S. Возможно, что и в самом деле после этой серии статей у многих «хвост отвалится». Хм, я вот тоже, год только как «когти снял» — монтером я раньше был, по столбам лазил… А сейчас уже электронщик и программист — большой человек, однако!
0
Анимация, иллюстрирующая возникновение стоячей волны — неправильная.
С чего бы на концах такая разница фаз?
Отражается волна в той же фазе, что и пришла.

Вот правильная анимация:
www.rmcybernetics.com/images/main/pyhsics/standing_wave.gif
(хотел вставить картинку прям сюда — но при этом анимация обрубается нафиг)
0
Хотя, я зря так категоричен. Если показан просто кусок линии, без концов — то всё правильно. Но наглядность несколько страдает.
0
Это ж зависит от того, какого типа конец линии. Один вариант отражает в той же фазе, второй — со сдвигом на 180 градусов.
0
Ну, на статической картинке (которая с горами), линия просто продолжается куда-то, и там обрывается, так что на КЗ как-то намёков не прослеживается.
0
Это одна и та же картина, абсолютно. Не считая мелочей типа цвета и масштаба.
Насчёт фаз… Вопрос: волна отражается на разрыве или на замыкании? Вы говорите о фазе тока или о фазе напряжения?
В данных анимациях это не уточняется, просто показаны две когерентных волны, бегущих навстречу друг другу.
0
Ну я уже ж написал, что если это просто кусок линии (просто границы показанного участка совпадают с узлами) — то всё верно.
В статье автор говорил про напряжение, и нарисованная на предыдущей статической картинке линия — явно разомкнутая.
0
Наглядные картинки про фазу отражения можно посмотреть в статье Time-domain reflectometer (в русском разделе этой статьи нет). Также следует иметь в виду, что осциллограммы отображают напряжение волны.
0
Не стоит заблуждаться. Если на конце линии короткое замыкание, волна отражается в противофазе и формируется узел. Если на конце линии холостой ход, волна отражается в той же фазе и формируется пучность. Ваша картинка демонстрирует кусок линии с открытыми концами, на моей — короткозамкнутая. Ну и конечно если речь идет об отрезке линии, то можно выбрать любой кусочек этой картинки
0
«Узел», «пучность» — чего? Тока или напряжения? Судя по контексту, вы говорите о напряжении. По всей видимости, оттого, что вам напряжение проще измерить и легче вообразить.
На обеих картинках изображена открытая линия с двумя бегущими навстречу друг другу волнами. Ни напряжения, и ни тока, а просто волнами. Графиками волн, точнее сказать.
Обе картинки равносильны.
0
да, я конечно оперирую напряжением, именно по этим причинам.
0
«Узел», «пучность» — чего? Тока или напряжения? Судя по контексту, вы говорите о напряжении.
Если рассмотреть некую длинную линию, то у нее есть свое волновое сопротивление. И если это сопротивление имеет чисто активный характер, то фаза тока и напряжения в нем совпадают. Поэтому что рассматривать — тока или напряжения — неважно. Если сопротивление на чисто активное, то да — возникают нюансы. Хотя, например, какая длинная линия имеет и реактивную составляющую сопротивления? Не будем рассматривать четверть, полуволновые и им кратные линии…
0
И если это сопротивление имеет чисто активный характер, то фаза тока и напряжения в нем совпадают.
в независимости от того согласована на том конце линия или нет.
0
Если не согласована — возникнут стоячие волны и фазы не совпадут.
0
возниктнут то они возникнут, но если рассматривать линию в конкретной точке, то будь там узел, будь там пучность, или некое промежуточное состояние колебание напряжения в этой точке по фазе совпадет с колебанием тока. Ещё раз повторю в конкретной точке рассмотрения. Это я отвечал на
«Узел», «пучность» — чего? Тока или напряжения? Судя по контексту, вы говорите о напряжении. По всей видимости, оттого, что вам напряжение проще измерить и легче вообразить.
На обеих картинках изображена открытая линия с двумя бегущими навстречу друг другу волнами. Ни напряжения, и ни тока, а просто волнами. Графиками волн, точнее сказать.
Обе картинки равносильны.
если сама линия имет чисто активное волновое сопротивление, то все равно, что там нарисовано — ток или напряжение
0
При стоячей волне фазы не совпадут и потому рисовать и говорить нужно отдельно о токе и о напряжении.
Предлагаю к чтению книгу Основы радиотехники и радиолокации: колебательные системы. Калашников, Степук. 1965.
magnet:?xt=urn:btih:VINJ6YNNYVN5UR6JJKHACFHQ43IMYVJP
0
При стоячей волне распределение амплитуды колебании вдоль линии получается по закону синуса. И чем хуже согласование, тем больше амплитуда этого распределения. При согласованной линии амплитуда распределиния амплитуд колебаний (простите за каламбур) равно 0 и в каждой точке линии амплитуда колебания одинакова.
При стоячей волне фазы не совпадут
я так понимаю Вы говорите о фазах прямой и отраженной волн?
Я утверждаю о фазе колебания напряжения в конкретной точки линии и фазе колебания тока в этой же точке
0
Всё верно сказано для бесконечных длинных линий без потерь и бегущей волны.
Не будем рассматривать четверть, полуволновые и им кратные линии...
Хе-хе, а почему же не будем? Это как раз интересно. И режим стоячей и смешанной волны интересен практически. Реальные линии как раз имеют реактивное волновое сопротивление и чистого режима бегущей волны на практике не найдёте.
Во второй статье это обсуждается.
0
Хотя можно и их рассмотреть. Чуть запутался — со стороны входа у такой линии может разных характер сопротивления быть — емкостный или индуктивный. Хотя в самой линии может быть тоже самое, что я выше описал, будь она 1/4, 1/2 или какая-нибудь 2/3 длиной волны
0
Да, что-то запутались, я вот запутался, читая ваш комментарий
0
одно дело если рассматривать входное сопротивлении линии, другое — рассматривать само сопротивление этой линии, которое называют волновым. И оно же также определяется как отношение амплитуды напряжение между проводниками в конкретной точке к амплитуде тока в этой точке
0
Пункт 1. Волновое сопротивление идеальных космических (во вселенском вакууме) линий без потерь — чисто активное и не зависит от частоты. Волновое сопротивление реальных линий с потерями — реактивное, но при малых потерях реактивностью можно пренебрегать. А можно и учитывать.

Пункт 2. Даже при чисто активном сопротивлении собственно линии (идеальной), при наличии стоячих волн фазы тока и напряжения не совпадают. Есть стоячие волны или нет — зависит от согласования генератора с линией и линии с нагрузкой. Идеальное согласование возможно в теории, но на практике недостижимо. А раз уж фазы не совпадают, непременно нужно раздельно говорить о фазе (пучности, узле, максимуме, минимуме, направлении, полярности, знаке) тока и отдельно о фазе напряжения.

Пункт ∞. Извиняюсь, я более не в состоянии повторять.
0
А почему короткозамкнутая, если на предыдущей иллюстрации, которая с горами, явно ж открытая нарисована?
0
Хороша статейка, освежил знания)
0
Добавил в статью про пучности тока и напряжения
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.