Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Том 1 (1970) (1152176), страница 25

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 25)

Боковое плечо Е-тройника включено последовательно в основной волновод. Обратимся к волноводному Н-тройнику (рис. 6.22). Рассмотрим распространение волны типа Н~о от генератора, расположен- Рис. 6.22. Ответвление волны в боковое плечо Н-тройника при возбуждении волновода в плоскости АА. Точками обозначены электрические силовые линии волны Ны, нормальные к плоскости чертежа плече 1, а затем генераторами в ного в ными Рис.

6.23. Эквивалентнаи схема волно водного Н-тройника. При фазе стоячей волны, показанной в основной лйнии, ответвления энергии в плечо 8 не происходит параллельное включение нов од. возбуждение тройника двумя противофазравностоящих плоскостях АА и ВВ. При противофазном возбуждении тройника две волны приходят в плечо 8 также в противофазе.

Ответвления энергии в боковое плечо не происходит. Н плоскости симметрии тройника при этом находится узел стоячей волны электрического поля. Наоборот, при расположении в плоскости симметрии тройника максимума электрического поля имеет место максимальное ответвление энергии в боковое плечо. Соответствующей эквивалентной схемой Н-тройника является параллельное соединение двухпроводных линий, изображенное на рис. 6.23.

Приближенно Н-тройник можно рассматривать, как бокового плеча в основной вол- Полезно отметить, что входные зажимы аб бокового ответвления на эквивалентной схеме В-"гройника соответствуют плоскости широкой стенки основного волновода. Однако одноименные входные зажимы на эквивалентной схеме Н-тройника не совпадают с плоскостью узкой стенки основного волновода. Для подтверждения этого достаточно рассмотреть режим короткого замыкания в плоскости зажимов аб на эквивалентных схемах, приведенных на рис.

6.21 и 6.23. В результате короткого замыкания зажимов аб на схеме Н-тройника происходит короткое замыкание основной линии, в то время как размещение короткозамыкающего поршня в плоскости узкой стенки реального волновода позволяет волне Рис. 6 24. Качественная иллюстрация прохождения токов в волноводных тройниках типов Н и Е беспрепятственно распространяться по основному тракту. Поэтому на эквивалентной схеме Н-тройника плоскость узкой стенки соответствует зажимам вг (см. рис. 6.23), удаленным от зажимов аб на четверть длины волны в двухпроводной линии. Полученные эквивалентные схемы тройников можно наглядно пояснить, используя представление о волноводе с волной типа Н1о, как о ленточной линии с четвертьволновыми боковыми шлейфами. На рис.

6.24 показано прохождение продольных токов в токоведущей части разветвленных волноводов. Очевидно, что в Е- тройнике ток волны типа Н1е остается неизмененным для всех трех ветвей, в то время как в Н-тройнике ток разветвляется между его плечами. Тем самым еще раз качественно подтверждается сделанный ранее вывод об эквивалентных схемах волноводных тройников. Столь же легко можно подтвердить вывод о положении эквивалентных входных зажимов волноводного Н-тройника. Экспериментальная проверка свойств волноводных тройников может быть произведена при помощи передвижного короткозамыкающего поршня и согласованной нагрузки.

Один из возможных вариантов эксперимента показан на рис. 6.25 для Е-тройника; там же приведена его упрощенная эквивалентная схема. Из электротехнических соображений следует, что для идеального последовательного разветвления всегда можно подобрать такое положение поршня, когда энергия без отражения передается из основной линии в боковое плечо.

Установить отсутствие отраженной волны можно, например, с помощью зонда, передвигаемого вдоль щели в волноводе. Из эквивалентной схемы легко найти, что соответствующее расстояние короткозамыкающего поршня от оси симметрии должно составлять для Е-тройника целое число полуволн в данном волноводе (см. рис. 6.25).

Рис. 6.25. Применение короткозамыкающего поршня и согласованной нагрузки для про- верки свойств волноводного Е-тройника Если проделать описанный эксперимент, то оказывается, что действительно существует режим, очень близкий к предсказанному. Однако полного согласования бокового плеча Е-тройника не удается достичь ни при каких положениях поршня. Небольшая часть высокочастотной мощности (порядка 1 — 5%) отражается от разветвления и попадает обратно в генератор.

Это указывает на существование некоторых отклонений волноводного тройника в плоскости Е от идеального последовательного соединения. Подобные отклонения не могут быть неожиданными, поскольку не были учтены высшие типы волн, присутствующие в разветвлении. Опыт показывает, что Н-тройник также отклоняется от идеальной параллельной схемы, причем в несколько большей степени, чем Е-тройник — от последовательной схемы. Уточненные эквивалентные схемы Е- и Н-тройников, учитывающие присутствие нераспространяющихся высших типов волн, изображены на рис.

6.26. Не останавливаясь на их подробном рассмотрении*, следует указать, что в большинстве практически встречающихся случаев оказывается достаточным пользоваться упрощенными схемами, показанными выше на рис. 6.21 и 6.23. В заключение рассмотрим соединение прямоугольного волновода с коаксиальной линией, которое можно трактовать как смешанный или волноводно-коаксиальный тройник. ' Параметры Х~, Х~, Х„Хд и В„определяются расчетным путем из. уравнений поля или находятся из эксперимента.

$68 Если коаксиальная линия имеет на конце штырь и включена через широкую стенку волновода (рис. 6.27), то минимум ответвления энергии из волновода в коаксиальную линию имеет место, когда штырь расположен в минимуме стоячей волны электрического поля. Наибольшее ответвление соответствует случаю, когда Рис. 6.26. Эквивалентные схемы волно водных тройников с учетом полей нераспространяющих- ся высших типов волн ъ плоскости штыря находится максимум стоячей волны вектора Е. Этот признак, как и в случае волноводного Н-тройника, соответствует параллельному включению. Следовательно, смешанный тройник со штырем связи можно рассматривать как параллельное соединение волновода и коаксиальной линии.

Интерес- тви но отметить, что рассматриваемый смешанный тройник фигурировал в связи с вопросом возбуждения волн в волноводах (см. ~ 5.1). Найденная теперь эквивалентная схема упрощает рассмотрение подобных устройств Рис. 6.27. Смешанный коаксиально волно водный тройник со штырем случа да на конце связи и его упрощенная эквива сл чае, когда на конце коаксиальной линии нахо- лентная схема дится петля, свойства смеюпанного тройника зависят от положения плоскости петли.

При ориентации петли связи в плоскости поперечного сечения волновода ответвления энергии вообще не происходит„если ось петли проходит точно через середину широкой стенки волновода. Повернув петлю на 90, можно получить связь с волноводом за счет поперечного высокочастотного магнитного поля, пронизывающего плоскость петли. Максимум ответвляемой мощности достигается в случае, когда в сечении петли находится пучность поперечного магнитного поля и, следовательно, узел электрического поля.

Поэтому в данном случае 169 смешанный тройник обладает свойствами последовательного, а не параллельного включения. Смешанный тройник с петлей может иметь вид, подобный тройнику, изображенному на рис. 5.4. Легко показать, что его эквивалентной схемой является параллельное соединение волновода с коаксиальной линией. Однако при повороте петли на 90 относительно этого положения всякая связь коаксиальной линии с волноводом прекращается. Пользуясь описанным методом, можно найти эквивалентные схемы соединений различных типов линий СВЧ. 5 6.7.

ПРИМЕНЕНИЕ ВОЛНОВОДНЫХ ТРОЙНИКОВ. ПОНЯТИЕ ОБ АНТЕННОМ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕ Волноводные тройники находят широкое применение как в конструкциях волноводных устройств, так и непосредственно в некоторых типах электровакуумных приборов СВЧ. Простейшим назначением тройника является деление мощности, необходимое в случае, когда один генератор работает на две нагрузки (рис. 6.28).

Параметры тройника можно подобрать таким образом, чтобы мощность, поступающая от генератора, не отражанагружа натзка лась от точки разветвления а расу г пределялась поровну между обеими нагрузками. Иногда такие тройники используются непосредГ~иеращпр ственно в вакуумном участке высг: вода энергии и являются неотъемлемой частью генераторного или усилительного прибора СВЧ.

Рис. 6.28. Применение волноводного тройника в качестве Тройники часто используются фиксированного делителя для создания реактивных шлеймоп~ности фов, подобных шлейфам в обычных длинных линиях. Расположим в боковом плече Н- или Е-тройника передвижной короткозамыкающий поршень, как показано на рис. 6.29. Соответствующие эквивалентные схемы изображены на том же рисунке.

Входное сопротивление коротко- замкнутого шлейфа без потерь имеет чисто реактивный характер и зависит от длины шлейфа ~см. уравнение (1.2) 1. Поэтому эквивалентную схему тройника с поршнем можно представить также в виде регулируемой сосредоточенной индуктивности или емкости, включенной, в зависимости от типа тройника, последовательно или параллельно в основную двухпроводную линию. Подобные устройства применяются, например, в согласующих траисформаторах, рассматриваемых в гл. 7. 170 Особый интерес представляет использование тройников в газо- разрядных приборах СВЧ вЂ” резонансных разрядниках, применяемых в антенных переключателях радиолокационных станций.

Характеристики

Список файлов книги