Лехерова линия. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Начинающему радиолюбителю

 Комментарии к статье

В электронике Лехеровыми линиями или Лехеровой системой называются пары параллельных проводов или стержней, с помощью которых измеряют длину радиоволн в основном на УВЧ и СВЧ диапазонах. Эти провода образуют короткую сбалансированную линию передачи. При подключении к источнику высокочастотной энергии, например, к радиопередатчику, радиоволны образуют стоячие волны по всей длине линии передачи. Передвигая токопроводящую перемычку (мостик), соединяющую накоротко оба провода системы, можно физически измерить длину волны.

Австрийский физик Эрнст Лехер, усовершенствуя методы, используемые Оливером Лоджем и Генрихом Герцем, разработал примерно в 1888 году свой метод измерения длины волны. Сегодня доступны более совершенные методы измерения частоты, и Лехерова линия в настоящее время чаще всего используются в качестве элементов схемы при использовании в высокочастотном оборудовании, например, в телевизорах, Лехерова линия используется в качестве резонансных контуров, в узкополосных фильтрах и в устройствах согласования импедансов. Она используются на частотах, лежащих между КВ/УКВ диапазонами, там где используются сосредоточенные компоненты, и на диапазонах УВЧ/СВЧ, где применяются объемные резонаторы.

Измерение длины волны

Линия Лехера является парой параллельных неизолированных проводов или стержней, находящихся на фиксированном расстояние друг от друга. Расстояние между проводниками не является критическим, но оно должно составлять небольшую часть длины волны. Это расстояние может находится в пределах от менее чем сантиметра до 10 см и более. Длина проводов зависит от действующей длины волны; линии, которые используются для измерений, имеют длину, как правило, в несколько раз большую измеряемой длины волны. Равномерное расстояние между проводами делает из них линии передачи, передающие радиоволны с постоянной скоростью, очень близкой к скорости света. Один конец линии соединен с источником ВЧ сигнала, например, с выходом радиопередатчика. Другой конец линии соединен накоротко через подвижный проводник. Эта замыкающая перемычка отражает волны. Отраженные от короткозамкнутого конца линии волны взаимодействуют с приходящими волнами, создавая синусоидальные стоячие волны напряжения и тока на линии. Напряжение падает до нуля в узлах, расположенных на расстоянии, кратном половине длины волны от конца линии. Максимумы напряжения, называемые пучностями, расположены на полпути между узлами. Поэтому длина волны λ может быть определена путем нахождения двух последовательных узлов (или пучностей) и измерения расстояния между ними, которое нужно умножить на два. Частота F может быть рассчитана, если известна длина волны и ее скорость, и если известна скорость света C:

F = C / λ

Для измерений обычно используются узлы, так как они проявляются более острее, чем пучности, соответственно и точность измерений будет выше.

Поиск узлов

Для поиска узлов применяются два метода. Один из них заключается в использовании индикаторов напряжения, таких как ВЧ вольтметр или простой лампочки накаливания, прикрепленной к паре контактов, скользящих вверх и вниз по проводам. Когда лампочка достигает узла, напряжение между проводами становится равным нулю, поэтому лампа гаснет. Одним из недостатков этого метода является то, что индикатор может воздействовать на стоячую волну на линии, что приводит к ее переотражению. Чтобы предотвратить это, необходимо использовать индикатор с высоким входным сопротивлением; обычная лампа накаливания слишком низкоомна. Лехер и другие исследователи использовали длинные тонкие трубки Гейслера (рис. 1.), стеклянная колба которых помещалась непосредственно на линию. В старых передатчиках высокое напряжение возбуждало тлеющей разряд в газе. В наше время часто используют небольшие неоновые лампы. Одна из проблем с использованием ламп тлеющего разряда является их высокое напряжение зажигания, затрудняющее точную локализацию минимального напряжения. В точных измерителях длины волны используют ВЧ вольтметр.

Другой метод использующийся для поиска узлов заключается в перемещении замыкающего мостика вдоль линии и измерении ВЧ тока, протекающего в линии с помощью ВЧ амперметра, включенного в фидерную линию. Ток в Лехеровой линии, как и напряжение, образует стоячие волны с узлами (точки минимального тока) через каждую половину длины волны. Так как линия представляет собой импеданс для питающего ее источника ВЧ энергии, и этот импеданс меняется в зависимости от длины линии. Когда узел тока расположен в начале линии, то ток, потребляемый от источника, будет минимальным, что и покажет амперметр. Если двигать замыкающий мостик дальше по линии и отметить два места с минимальным током, то расстояние между этими двумя минимумами и будет равно половине длины волны.

Рис. 1. Линия Лехера образца 1902 года, идентичная оригинальной конструкции 1888 года Эрнста Лехера

Радиоволны, создаваемые генератором на основе разрядника Герца (на рисунке справа) двигаются вдоль параллельных проводов. Провода замкнуты между собой (на рисунке с левой стороны), отражаемые волны бегут обратно по проводам в сторону генератора, создавая стоячие волны напряжения вдоль линии. Напряжение стремится к нулю в узлами, расположенных на расстоянии, кратном половине длины волны от конца линии. Узлы были найдены путем перемещения трубки Гейслера - маленькаой трубки тлеющего разряда, типа неоновой лампы, вдоль линии (две из этих ламп них показаны на рисунке). Высокое напряжение на линии заставляет трубку светиться. Когда трубка достигает узла, то напряжение стремится к нулю, и трубка гаснет. Измеренное расстояние между двумя соседними узлами умножается на два, что дает длину волны λ. На рисунке линия показана укороченной; на самом длина линии была 6 метров. Радиоволны, производимые геенратором, лежали были в УКВ-диапазоне и имели длину волны несколько метров. На вставке показаны типы труб Гейслера использоваться с Lecher линий.

Конструкция

Главная привлекательность линии Лехера заключается в том, что с ее помощью можно измерить частоту без использования сложной электроники, и линия может быть легко собрана из простых материалов, продаваемых в обычном магазине. Лехерова линия для измерения длины волны как правило строится на каркасе, на котором жестко крепятся горизонтально расположенные проводники, по которым передвигается замыкающий мостик или индикатор, и измерительной шкалы, по которой определяется расстояние между узлами. Каркас, как правило, изготовлен из непроводящих материалов, таких как дерево, потому что любые проводящие объекты вблизи линии можгут нарушать режим стоячей волны.

Во многих отношениях линия Лехера является электрической версией эксперимента с трубкой Кундта, которая используется для измерения длины звуковых волн.

Измерение скорости света

Если частота F радиоволны известна, то измерив длину волны λ с помощью линии Лехера можно рассчитать скорость волны C, которая примерно равна скорости света:

C = λ*F

В 1891 году французский физик Проспер-Рене Блондло применяя этот метод произвел первые измерения скорости распространения радиоволн. Он использовал 13 различных частот между 10 и 30 МГц и получил среднее значение 297600 км/сек, полученный результат находится в пределах 1% от истинного значения скорости света. Это было важным подтверждением теории Джеймса Клерка Максвелла о том, что свет тоже является электромагнитной волной, как и радиоволны.

Применение в других областях

Короткие Лехеровы линии часто используются в качестве высокодобротных резонансных контуров, которые называют настроечными или резонансными шлейфами. Например, четвертьволновая (λ / 4) короткая линия Лехера действует как параллельный резонансный контур, имея высокое сопротивление на своей резонансной частоте и низкий импеданс на других частотах. Она используются из-за того, что на частотах дециметрового диапазона (10 см...1 м) в резонансных схемах требуются индуктивности и емкости малой величины, что затрудняет их изготовление и к тому же они очень чувствительны к паразитным емкостям и индуктивностям. Единственное различие между замкнутыми линиями передачи и обычными LC контурами заключается в том, что замкнутая линия передачи (резонансный шлейф), например Лехерова линия имеет несколько резонансов на нечетных частотах, кратных основной резонансной частоте, а сосредоточенные LC цепи имеют только одну резонансную частоту.

Питание усилителей мощности высокой частоты

Лехеровы линии могут применяться для резонансных цепей в СВЧ усилителях мощности.] Например, усилитель на двойном тетроде (QQV03-20) на частоту 432 МГц описан Г. Р. Джессопом в справочнике (G.R. Jessop, VHF UHF manual, RSGB, Potters Bar, 1983), использует линию Лехера в анодной цепи в качестве резонансного контура.

Рис. 2. Использование линии Лехера в качестве резонансного контура

Телевизионные тюнеры

Четвертьволновые линии Лехера используются в резонансных цепях в усилителях ВЧ и в гетеродинах у некоторых моделей современных телевизоров. Настройка на различные телестанции осуществляется с помощью варикапа, подключенного к обоим проводникам линии Лехера.

Волновое сопротивление линии Лехера

Расстояние между проводниками Лехеровой системы не влияет на положение стоячих волн на линии, но оно определяет волновое сопротивление, которое может быть важным для согласования линии с источником высокочастотной энергии для эффективной передачи мощности. Для двух параллельных цилиндрических проводников диаметром d и расстоянием между ними D Волновое сопротивление линии будет равно:

Для параллельных проводов формула для емкости где L - длина, С - емкость на метр

Откуда

Имеющиеся в продаже 300 и 450 Ом ленточные кабели (например, телефонная двухпроводная линия типа "лапша") может быть использованы в качестве линий Лехера с фиксированной длиной (резонансный шлейф).

Смотрите другие статьи раздела Начинающему радиолюбителю.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Бамбук повысит прочность композитных материалов 27.03.2022 Ученые из Университета Британской Колумбии придумали способ повышения прочности биокомпозитных материалов с использованием пластинации. Канадские исследователи показали, что добавление 10% пластикового бамбука в композит из стекловолокна повышает его способность поглощать энергию удара. При этом эластичные свойства материала сохраняются. "Бамбук почти такой же крепкий как сталь, но более гибкий, - отмечает Аббас Милани, один из соавторов исследования. - Благодаря своей легкости, цене и доступности этот материал имеет большой потенциал для промышленности. До этого у него был только один большой недостаток". Биокомпозитные материалы активно впитывают влагу, что приводит к быстрому разрушению. Ученые использовали пластинацию, традиционно применявшуюся для сохранения останков животных и людей. Этот метод сохраняет скоропортящиеся биологические образцы. В результате обработки вода и жир в тканях заменяются полимером. "Композит из пластинированного бамбука был смешан со стеклянными и полимерными волокнами, чтобы создать материал, который легче и прочнее своих аналогов, - говорит исследователь Даанвир Дхир. - Наша работа уникальна. Никто раньше не исследовал возможность применять пластинированные натуральные волокна в биокомпозитах". Ученые продолжат работу по оптимизации созданного материала. По словам Дхира, сейчас пластинация занимает много времени, но этот процесс можно усовершенствовать. Открытие правильного состава пластинированных волокон приведет к значительному сокращению неразлагаемых отходов во многих отраслях промышленности.

Другие интересные новости:

▪ На воздушном шаре - в стратосферу

▪ Микропластик в поваренной соли

▪ Связь между дефицитом цинка и гипертонией

▪ Германию и Великобританию соединит высоковольтный кабель 1,4 ГВт

▪ Вирус гриппа приспосабливается

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Блоки питания. Подборка статей

▪ статья Управление охраной труда. Справочник

▪ статья Что такое обелиск? Подробный ответ

▪ статья Белые скалы Дувра. Чудо природы

▪ статья Несжигаемый автомобильный УНЧ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Обратимый преобразователь напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026