Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Том 1 (1970) (1152176), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Отсюда ясно выявляются преимущества направленного ответвителя, дающего возможность измерять мощность в нагрузке с малой погрешностью при умеренных значениях КСВ в основном тракте. телем мощности, чем калориметрический измеритель, описанный в 5 8.3. Помимо прямого измерения мощности, направленные ответвители могут использоваться в качестве элемента связи при наблю- ' дении формы огибающей высокочастотного импульса. В этом случае на выходе направленного ответвителя включается детекторная головка, соединенная с осциллографом. Таким же образом с трактом могут быть связаны волномер и анализатор спектра частот, находящие широкое применение в технике сверхвысоких частот. б.
Двойной направленный ответвитель в качестве измерителя КСВ (реЯлектометр) Блок-схема рефлектометра, предназначенного для непосредственного измерения КСВ без помощи измерительной линии, показана на рис. 8.46. В основной высокочастотный тракт в про- Рис.
8.46. Блок-схема рефлектометра для непосредственного измерения модуля коэффициента отражения и КСВ тивоположных направлениях включены два направленных ответвителя. Мощность, ответвляемая каждым ответвителем, пропорциональна соответственно мощности падающей и отраженной волн. Сравнение этих мощностей производится при помощи кристаллических детекторов. Выпрямленные сигналы, снимаемые с кристаллических детек- торов, подаются на вход низкочастотной электронной схемы, которая дает на своем выходе сигнал, пропорциональный отношению входных напряжений.
Стрелочный прибор или самописец, имеющийся в рефлектометре, калибруется непосредственно в единицах КСВ. Существуют и другие конструкции рефлектометров, например, устройство, в котором отсчет КСВ производится по величине 283 ся на ослабления порядка 10 — ЗО дб и применяются в качестве широкополосных взаимных развязывающих элементов средней и большой мощности. В некоторых случаях, например, при испытаниях радиолока-. ционной аппаратуры, с целью имитации отраженных сигналов оказывается необходимым возбуждать в основном волноводном тракте волну, распространяющуюся только в одном (заданном) направлении.
Аналогичная задача возникает при измерении времени восстановления газоразрядных антенных переключателей, рассматривавшихся в ~ 6.5,6 и 6.7. С этой целью может быть с успехом использован направленный ответвитель, как показано на рис. 8.47,6. Во вспомогательном канале 8 направленного ответвителя включается маломощный зондирующий генератор Г, например, отражательный клистрон. По основному тракту 4 передаются импульсы мощного передатчика П вЂ” магнетрона или многорезонаторного клистр она. Прохождевие сигнала магне трона в цепь отражательного клистрона (или наоборот) при этом практически отсутствует.
г. Прочие применения направленных ответвителей Помимо перечисленных случаев, направленные ответвители часто применяются при контроле настройки элементов высокочастотного тракта на минимум или на максимум отраженного сигнала. Важную роль играет применение направленных ответвителей при измерениях параметров полых резонаторов (см. ниже), а также при «холодных» измерениях со многими типами электровакуумных приборов СВЧ. Наконец, направленные ответвители могут и непосредственно использоваться в конструкциях электровакуумных приборов СВЧ. Так, например направленный ответвитель с полной связью применяется в качестве широкополосного газоразрядного переключателя, как показано на рис. 8.47,в.
Длинное стеклянное окно б, закрывающее щель связи между основным волноводом 4 и боковым волноводом 8, служит СВЧ разрядным промежутком в режиме передачи. Собственно разрядником является боковой волновод 8, на выходе которого находится обычное резонансное окно 6. Область СВЧ разряда в режиме передачи обозначена цифрой Г. Вместо одного окна, изображенного на рис. 8.47,в, можно использовать несколько вставных разрядных трубок, перекрывающих щель связи и обеспечивающих переключение при зажигании СВЧ разряда. ф 8ЛО. ВОЛНОВОДНЫЕ МОСТЫ Исторически первым волноводным мостом явился двойной волноводный тройник, рассмотренный в ~ 6.8.
Двойные тройники продолжают с успехом использоваться до настоящего времени, в особенности в измерительной технике сверхвысоких ча".тот. Простой двойной тройник имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что его входное сопротивление со стороны любого плеча не равно эквивалентному сопротивлению линии даже в случае, когда во всех остальных плечах тройника включены согласованные нагрузки. Поэтому волноводные мосты, приме-- няемые при точных измерениях, содержат устройства, которые обеспечивают согласование тройника со стороны любого плеча. В качестве согласующих устройств используются диафрагмы или штыри, располагаемые в области разветвления, а также ступенчатые волноводные четвертьволновые трансформаторы.
Развязка противоположных плеч в реальных конструкциях согласованных двойных тройников может составлять 35 — 50 дб при КСВ не более 1,2 в полосе частот порядка 10'7е от средней частоты. Недостатком простых и в особенности согласованных двойных тройников является пониженная электрическая прочность. Применять такие тройники при больших мощностях обычно не удается. Рис. 8.48. Волноводные мостовые соединения а — кольцевой мост; б — щелевой мост со связью через узкую стенку волновода; в — щелевой мост со связью через широкую стенку волновода Другие типы волноводных мостов, обладающие свойствами, сходными со свойствами двойных тройников, показаны схематически на рис.
8.48. Нумерация плеч мостов соответствует по смыслу нумерации, указанной для двойного тройника на рис. 6.34. Волноводный мост, изображенный на рис. 8.48„а, имеет свернутый в кольцо прямоугольный волновод, длина которого вдоль 3 оси составляет —, >,. К этому волноводу в плоскости Е включены четыре боковых ответвления. Расстояния между ответвлениями подобраны с учетом свойств Е-тройников таким образом, чтобы энергия, поступающая со стороны любого плеча, делилась поровну между двумя соседними плечами и не поступала в противоположное плечо. Рассмотрим для примера случай, когда генератор включен в кольцевой мост со стороны плеча 1.
Две волны, приходящие по кольцу в плечо 2, имеют сдвиг фаз на л и, следовательно, ответвления энергии в это плечо не происходит. При этом в плоскости симметрии плеча 2 имеет "я минимум стоячей волны тока. Следовательно, в плоскости симметрии плеч 8 и 4 существует максимум высокочастотного тока. Энергия делится между указанными плечами. Нетрудно показать, что для согласования кольцевого моста со стороны любого из плеч достаточно выбрать эквивалентное сопротивление кольцевого волновоца в)Г2 рав меньше вквивалентного сопротивления 2, боковых волноводов (см. Рис. 8.48,а) .
Недостатками кольцевого моста являются неудобство компоновки балансных схем и большие габариты соответствующих устройств. Значительно более удобными с этой точки зрения являются волноводные мосты со щелевыми связями, изображенные на рис. 8.48,6, в. Эти мосты имеют большое сходство со щелевыми направленными ответвителями, описанными в ~ 8.8. По существу, не только двойной тройник, но и каждый волноводный мост является направленным ответвителем с переходным ослаблением,.равным в точности 3 дб. В случае мостов, изображенных на рис.
8.48,б,в, требуемое переходное ослабление обеспечивается соответствующим подбором размеров щелей связи. Важной особенностью щелевых мостов является тот факт, что волны, прошедшие из плеча 1 в плечи 8 и 4, имеют постоянную разность фаз, равную —. Для подтверждения этого можно использовать метод синфаз- 2 ' ных и противофазных волн, описанный в простейшем виде в $ 6.6 и 6.8. Рассмотрим для примера мост с короткой щелью в общей узкой стенке волновода (рис. 8.48,б). Будем исходить из того, что по каждому волноводу на рабочей частоте может распространяться только низшая волна типа Н~о.
Тогда при противофазном возбуждении из плеч 1 и 2, показанном на рис. 8.49,а,б, наличие или отсутствие стенки на участке щели длиной 1 не может влиять на передачу энергии в плечи 8 и 4. г / Фазовый угол ~1, на который отстают волны Е з и Е4 в плечах 8 и 4 г I от соответствующих противофазных волн Е1 и Е2 в плечах 1, 2, равен ~р1=~А Через ~31 обозначена фазовая постоянная волна типа Н1„в исходном волноводе или, что то же, волны типа Н2о в волноводе шириной 2а, имеющемся на участке щели. Соответствующее построение приведено на векторной диаграмме на рис. 8.50,а.
В случае синфазного возбуждения моста из плеч 1 и 2 (рис. 8.49, 8) поле в области, где отсутствует общая узкая стенка, резко отличается от предыдущего режима. В первом приближении такое поле может быть описано волной типа Н~о в волноводе шириной 2а. Фазовая скорость этой волны меньше, чем у волны типа Н2о в том же волноводе; фазовая постов в янная Р2 возрастает. В результате фазовый сдвиг ~ра волнЕЗ и Е4в плечах 3 и 4, равный ср2=~р1, оказывается больше угла (р~ (см, рис. 8.50, б).
Совместим векторные диаграммы, соответствующие синфазному и про- Р тивофазному возбуждениям. В случае равенства модулей амплитуд Е, т в и Е2, Е1 и Е~ суммарное электрическое поле в плече 2 оказывается равным нулю при амплитудах Е„ЕЗ и Е4, в общем случае не равных нулю. Таким образом, подтверждено существование развязки плеч 1 и Что касается соотношения амплитуд и мощностей в плечах 8 и 4, то оно оказывается зависящим от разности фаз, равной Л~=(Р2 — ~~)1.Вчастности 287 являющемся продолжением плеча 1, оперелсает на угол 2 поле в плече 4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
