sazonov_d_m__antenny_i_ustroistva_svch_1 988 (561328), страница 23
Текст из файла (страница 23)
7) Легко проверить, что трансформатор обеспечивает идеальное согласование за =О в следующих случаях: !) при р/=и/2, если л„=)' лма,в. Это обычный четаергваолиоаый транс- форматор. Заметим, что ои аитимстри/ чеи, т. е. Ь" = с; 2) ари Р/=и и при любых звт, если хв ! гвг ам авь Зто обычный аолуаолйоемй траисформатор (ои симметричеи, твк как /л а й); а " 3) при любых р/, если ям ям=а.ь чта соответствует тривиальиОму случаю СВЧ регулярной линий передачи. Вводя небольшую расстройку по дли- ис волны ад=в †)е и разлагая тригонометрические фуикции в (4.7) в ряды Тейлора в окрестности иомииальиой клипы волны вь можио получить удобные приближенные формулы для оцеики частотных свойств траисформатаров по вносимому рассогласоваиию: четвертваалиоаый граас4орматор аолуаолкоаый граяорормагор в = 'ве/4; Л~Ш = Л 1Л З, / = )'О/2 Яв! = Лвз 2п/ )Ю 11 Р/ = ) ) 2 ((-йЛ/аа), р/ж П() йа/)О), в(п й/ см 1, соа б( ж (и/2) (Ьа/)!О) з!п (и ш 11 (йа/)!О) ° соа р/ ш П /Лв1 Лвт! /2~/' 4~ ) 2 лаем лв! Использоваииый при получеиии зтих формул метод лииеаризации тригоиометрических функций при исбольших расстройках удобен и при анализе других устройств, содержащих резопаисиые отрезки линий передачи.
Зз/=3/з, зз!=В/з=азз=за/ь зз/=814=823=ззз, вал=я/и и 843=834- Рассмотрим два режима возбуждения восьмиполюсника: синфазный и противофазный. 1. При синфазном возбуждении со стороны входов 1 н 2 падающими волнами й+,/ —— 1/2, й+,з=!/2 через плоскость симметрии не происходит передачи мощности и в ней устанавливается пучвость распределения напряженности касательного электрическою поля и нуль распределения напряженности касательного магнитно- =С: Л' -7/2 с =б 1 я б) з+ х Ы 4: Л /Ут в О Я з+ Рнс. 4.4. декомпозиция посьмиполи/спики (а) при синфазном (б) и протипофазиом (и) возбуждениях го поля, т.
е. создается режим холостого хода. Плоскость как бы расчленяет восьмиполюсник на два не связанных между собой парциальных четырехполюсника синфазного возбуждения, каждый из которых характеризуется матрицей рассеяния Б+ (рис. 4.4, б). 2. При противофазном возбуждении со стороны входов 1 н 2 падающими волнами й,/=1/2, йпз —— — !/2 через плоскость симметрии нет передачи мощности, в этой плоскости устанавливается нуль распределения напряженности касательного электрического поля и пучность распределения напряженности касательного магнитного поля, т. е. создается режим короткого замыкания. Плоскость симметрии как бы расчленяет восьмиполюсник на два не связанных между собой парциальных четырехполюсника противофазного возбуждения, каждый из которых характеризуется матрицей рассеяния Б (рис.
4.4, в). Матрицы рассеяния парциальных четырехполюсников синфазною и противофазного возбуждения [ р/ /' 1 [ / / ) могут быть определены одна независимо от другой, например через произведение матриц передачи, если парциальные четырехполюсникн представнмы в виде цепочки элементарных каскадов. Суперпозиция синфазного и противофазного возбуждения входов 1 и 2 в восьмиполюснике представляет возбуждение одиночного входа 1: й„=й+„+й„,=1, й+пз=й~пз+й-пз — — О. Поэтому, суммируя реакции парциальных четырехполюсников на синфазное и противофазное возбуждения входов 1 и 2, можно определить следующие четыре независимых элемента матрицы рассеяния восьмиполюсника: 2 я ( г+ — 1 ! + зз1 (~ +~ ) з41 (~ ~ ) ) (4.8) Для нахождения элементов ззз и зчз матрицы 8 восьмиполюсника достаточно повторить опыты синфазного и противофазного возбуждения для входов 3 и 4.
Это приводит к искомым соотношениям + . ° 1 + ззз= (рт +рз ) зал= (рз рз ) . 2 2 (4.8а) Естественно, что при наличии у восьмиполюсника еще одиои плоскости симметрии (или же при наличии полной поворотной симметрии всех четырех входов) с помощью формул (4.8а) будет автоматически получено зю=йи, з,з — — язг. Описанный метод синфазного и противофазного возбуждения может быть обобщен на симметричные многополюсники с любым четным числом входов (21 Пример. Волноводиый щелевой мост. Реактивной восьмнвйпосник образован двумя параллельными прямоугольными волноводами с волнами типа Н1а.
В общей узкой стенке (т. е. в плоскости симметрии) выполнено отверстие связи двиной! (рис. 4.5„а). Выберем сечения всех входов восьмиполюсннка на равных расстояниях Л от краев отверстия связи и используем декомпозицию по методу синфазиого н противофазного возбуждения входов ! н 3. Рис. 4.5. К анализу волиоводного щелевого моста (а) н четырехполюсники противофазного (б) н синфазного (в) возбуждения Наиболее простым оказывается случай протнвофазиого возбуждения, которому соответствует мысленное затягивание отверстии связи идеальной металлической плоскостью (рис.
4.5, б), Образующиеся парпнальиые четырехполюсники противофазиого возбуждения представляют собой отрезки регулярного прямоупхзьного волновода длиной !+26 и характеризуются параметрами рассеяния р,-=р,-=О, ) =е уг, где ~р-=(2я(з,-)((+2Ь) — фззовая задержка при распространении основной волны Йы прямоугольного волновода на участке длиной (+2рп х,, = )ч)/)~! — (хег(2а))э — длина волны в волноводе шириной а.
Парцнальные четырехполюсиики синфазного возбуждения получаются прн мысленном затягивании отверстии связи плоскостью нз идеального магнетика. В среднем отрезке длиной ! такого чегырехполюсннка может распространяться только низшая волна тина Н с распределением поперечных компонентов поля Е н Н, показанным внутри этого отрезка на рис. 4.5, в. Фактически зто половина картины распределения волны типа Ны для прямоугольного металлического вол- ю ~ ( ~ ~.+ = ы3л — плГйГ!' Параметрь. рассеяния чегырехполюсника синфазного возбуждения можно найти, решая уравнения Максвелла при удовлетворении требуемых граничных условий иа стенках.
С некоторым приближением, которое хорошо подтвержлаегся строгим злектродинамическим расчетом, можно считать отражения на стыках обычного прямоугольного волновода с гипотетическим волноводом такого же сечения, ио с одной идеальной магннтопроводяшей узкой стенкой пренебрежнмо малыми и,полагать р,.зязО, )+ - е-уг Фазовая задержка в четырехполюснике ч.
синфазного возбуждения гр+ отличается от задержки при противофазном возбуждении Ф- на дополнительную величину бш, что связано с укорочением длины волны в волноводе иа участке длиной ! из-эа граничного условия Нг=О: ~р+= ! ! ~р +Ьр, где зу=2я! ()+ Подставляя установленные значения параметров рассеяния парцнальных четырехполюсников в формулы (4.6), получаем матрицу рассеяния анализируемого восьмиполюсника: у! — + )з) ~ соз (Эу/2) — у з(п (Зу/2Ц Т!. О ) " ( — г'э)п(дуг'2) сов(зу(2) ш 1 Наличие у восьмиполюсиика двух пар согласованных и развязанных входов свидетельствует. что получился направленный отвегвпгель. При длине окна связи между волноводамн (, обеспечивающей дифференциальный фазовый сдвиг между козффицнентамн передачи синфазного и противофазного возбуждений бгу=л/2, направленный ответвитель обеспечивает равное деление мощности, подаваемой на любой его вход, и в этом случае рассматриваемое устройство называется шалевым мостом.
Щелевой мост осуществляет деле- з.б ' ние мощности с квадрагурпмм фпэовым сдвизом в выходных плоскостях отсчета фаэ. Это свойство является Ъ характерным для всех направленных ответвителей с двумя плоскостями "./~ г симметрии. рг Прн практической реализации в , ~ ь~.х центр щелевого моста обычно вводит- г †~~~ в(-~~-~ сн регулируемый по глубине погруже- ~,~ ~~;У ~,.~ иия настроечный штырь и осуществляется небольшое сужение волново- г у дов на участке их связи длиной ! (рис. 4.6). Этим достигается улучше- Рис.
4.6. Волноаодный щелевой мост нне качества согласования четырехполюсннкв синфазного возбуждения и, кроме того, появляется возможность регулировать коэффициент лелення моцшостн в небольших пределах. Шалевой мост при оптимально подобранных параметрах дополнительных элементов является довольно широкополосным, устройством и может быть использован в полосе частот, составляющей 1Π— 15тз' ог средней рабочей частоты.
й 4.4. ТИПЫ НАПРАВЛЕННОСТИ ОТВЕТВИТЕЛЕИ Направленные ответвители образуют обширный класс укрупненных базовых элементов, используемых как при построении разветвленных трактов СВЧ, так и в различных измерительных устройствах. Большинство иаоравленных ответвителей имеет плоскость симметрии, и поэтому подбор номиналов входящих в них элементов и анализ получающихся матриц рассеяния можно производить методом синфазного и противофазного возбуждения с использованием формул (4.8). В зависимости от того, между какими входами восьмиполюсника (рис. 4.4, а) достигается развязка, различают два типа направленности: типа 1 при развязке пар входов 1-2 и 8-4; типа 11 при развязке пар входов 1-4 и 2-8.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
