Колебательный контур. В технике сверхвысоких частот вместо колебательных контуров на сосредоточенных реактивных элементах используют отрезки короткозамкнутых или разомкнутых линий с малыми потерями. Частотные характеристики входных сопротивлений таких отрезков (см. рис. 13.14) в области частот, прилегающих к резонансной, достаточно хорошо воспроизводят характеристики колебательных контуров. Значения добротностей отрезков линий достаточно велики и могут достигать, например, для короткозамкнутых четвертьволновых отрезков нескольких тысяч единиц. Это позволяет успешно использовать их для селекции колебаний весьма высоких частот.
![](/img/16/lec13/image303.gif)
Линейный вольтметр. Непосредственное включение в цепь обычного измерительного прибора при очень высокой частоте нарушает режим работы цепи, так как вносит в нее добавочное реактивное и резистивное сопротивления. Измерительный прибор с малым входным сопротивлением, включенный через четвертьволновый отрезок линии, называют линейным вольтметром (рис. 13.19). Подключение измерительного прибора к отрезку линии практически создает КЗ. Входное сопротивление линейного вольтметра оказывается очень большим, и он не оказывает заметного влияния на цепь, в которой измеряется напряжение. Измеряемое действующее значение напряжения связано с действующим значением тока, протекающего через измерительный прибор, зависимостью U = rвI, что следует из уравнения (13.20) при х = l/4.
Полосовой фильтр. На сверхвысоких частотах, где потери в линии пренебрежимо малы, КЗ отрезки линии могут быть использованы для построения фильтров. В качестве примера на рис. 13.20, а показана схема полосового фильтра, построенного на двух КЗ отрезках линии. В продольное плечо схемы включен полуволновый отрезок, в поперечное плечо – четвертьволновый. Первый отрезок имеет входное сопротивление, аналогичное входному сопротивлению последовательного колебательного контура. Второй, четвертьволновый, отрезок играет роль параллельного колебательного контура. Эквивалентная электрическая схема фильтра дана на рис. 13.20, б
Четвертьволновой трансформатор сопротивлений. При длине отрезка х = l/4 уравнения передачи (13.19) упрощаются и принимают вид:
![](/img/16/lec13/image305.gif)
![](/img/16/lec13/image307.gif)
![](/img/16/lec13/image310.gif)
![](/img/16/lec13/image312.gif)
Такой отрезок можно использовать в качестве согласующего трансформатора сопротивлений. Если включаемые каскадно линии имеют разные волновые сопротивления Zв1 и Zв2, то у четвертьволнового согласующего трансформатора в качестве сопротивления нагрузки выступает волновое сопротивление Zв2. Входное сопротивление согласующего трансформатора должно быть равно Zв1. Для выполнения этого условия достаточно выбрать Zв трансформатора равным
![](/img/16/lec13/image314.gif)
Тогда
![](/img/16/lec13/image316.gif)
Такой согласующий трансформатор приведен на рис. 13.21.
Пример. На входе отрезка линии без потерь длиной l/2, нагруженного на резистивное сопротивление Rн = 37,5 Ом, включен источник с Uг = 10 В. Волновое сопротивление отрезка Zв = rв = 75 Ом. На расстоянии l/4 от конца отрезка к нему подключен короткозамкнутый шлейф длиной lш = l/8 и волновым сопротивлением Zв = rв = 75 Ом. Определим входное сопротивление отрезка и ток на его входе.
Отрезок линии с короткозамкнутым шлейфом изображен на рис. 13.22. Найдем сначала входное сопротивление части отрезка длиной l/4 от сопротивления Rн до точек а—б, рассматривая эту часть как трансформатор сопротивления:
![](/img/16/lec13/image318.gif)
Входное сопротивление КЗ шлейфа длиной l/8, определяется по формуле
![](/img/16/lec13/image320.gif)
где
![](/img/16/lec13/image322.gif)
Таким образом, левая часть отрезка длиной l/4 оказалась нагруженной на параллельное соединение сопротивлений
![](/img/16/lec13/image324.gif)
и
![](/img/16/lec13/image326.gif)
т. е. на сопротивление
![](/img/16/lec13/image328.gif)
Входное сопротивление всего отрезка определим, рассматривая первую половину отрезка как трансформатор сопротивления. Поэтому
![](/img/16/lec13/image330.gif)
![](/img/16/lec13/image332.gif)
Ток на входе отрезка линии
![](/img/16/lec13/image334.gif)