sazonov_d_m__antenny_i_ustroistva_svch_1 988 (561328), страница 24
Текст из файла (страница 24)
В принципе возможен также вариант развязки пар входов 1-8 и 2-4, однако, как правило, этот случай эквивалентен направленности типа 1 (с поворотом восьмиполюсника и перенумерацией входов). Рассмотрим каждый тип направленности. Направленность типа 1. Совместное выполнение условий согласования входов ответвителя з1 =лат=О и развязки ам=О, согласно формулам (4.8), эквивалентно равенствам рг+ =рз =рз+=рт = О; Й=ехр [ — 1(й + а<р/2)[, (4.9) т.
е. для достижения направленности типа 1 оба парциальных четырехполюсника синфазного и противофазного возбуждения должны быть идеально согласованными и отличаться лишь фазамн коэффициентов передачи 1+ и 1 —. Разность фаз этих коэффициентов передачи бф=агд1=агп1+ называют дифференциальным фазовым сдвигом для волн, проходящих через согласованные парциальные четырехполюсники синфазного и противофазного возбуждения. Примером реализации направленности типа 1 является щелевой мост, рассмотренный в примере $4.3. Направленные ответвители типа 1 относятся к соналравленным ответвителям, так как волна в линии передачи 2-4 (так называемая вторичная линия ответвителя) движется в ту же сторону, что и возбуждающая ее волна в первичной линии 1-8.
Кроме того, направленные ответвители типа 1 являются квадратурными, т. е. фазовый сдвиг между выходными волнами ответвителя при возбуждении любого входа равен и/2. В направленном ответвнтеле типа 1, как правило, имеется вторая плоскость симметрии (по крайней мере, электрической), проходящая между парами входов 1-8 и 2-4. Условия (4.9), определяющие направленность типа 1, можно переписать через элементы матриц А парциальных четырехполюсников. С помощью формул перехода (4,5) условие согласования парциальных четырехполюсников принимает вид (ае — с)е)+(6'— — се) =О.
Отсюда с учетом вещественности элементов а и д и мнимости элементов б и с для реактивного четырехполюсника следует, что для направленности типа 1: аз=ил, 5*=бе. Р!ри необходимости дифференциальный фазовый сдвиг также может быть выражен непосредственно через элементы матриц А+ и А —. Направленность типа П. Совместное выполнение условий развязки йм =0 и согласования входов йи=йзз=О в соответствии с формулами (4.8) возможно только при выполнении равенств 1+=1 — и и р+ьз= — р-ьз. С учетом вида канонической матрицы рассеяния реактивного четырехполюсника (3.18) имеем См.=з!о тезз', р~~= ч- соз.с ем, р~д= Т сов Ф!зз — з з, (4.10) где т, 4Ч ~Рз — независимые вешественные паРаметРы, ооРеделЯ- ющие матрицу рассеяния реактивного четырехполюсника.
Идеальная матрица рассеяния направленного ответвителя типа П прн выполнении условий (4.10) принимает вид 0 зл ~ ззз О + ззз=р~ =совкеl~; ззз О -'. О ззз — ззз=Ф+= з)п т ем °; езз О . :'0 зм ззз=рз+ = — соз к еу <Зз — з !. О ззз .: 'ззз 0 (4.11) Направленные ответвители типа П относятся к противонаправленным ответвителям, так как волна во вторичной линии передачи 2-4 движется в противоположную сторону по отношению к возбуждающей ее волне в первичной линии передачи 1-8. Если направленный ответвнтель типа П имеет вторую плоскость симметрии, проходящую между парамивходов1-2и84,тор~е=рзз, чтоозначает ззз=зм н зрз=~рг+и/2, Следовательно, при наличии двух плоскостей симметрии направленный ответвитель типа П оказывается квадратурным. Если же второй плоскости симметрии нет, но подбором параметров парциальных четырехполюсников обеспечено равенство зр,=~рз, то направленный ответвитель типа П является синфазно-прогивофазным, т.
е. ззз= — ззь Выразим условия получения направленности типа П через элементы матриц А парциальных четырехполюсников. Развертывая условия (4.10) с помощью формул перехода от элементов матрицы А к элементам матрицы 8 (формулы (4.5)1, приходим к равенствам (а++ а+)+( В++ с+) =(а — + с( — )+( Ь вЂ” + с — ); (а+ — сг+)+(б+ — с+)= — (а — — аг) — (6- -с ). С учетом вещественности элементов а и с) и мнимости элементов б и с условие реализации направленности гила 11 принимает очень простую форму: (4.12) Пользуясь сформулированными условиями реализации направленности ответвителей в терминах параметров парциальиых четырехполюсников, можно не только уяснить принцип действия того или иного ответвителя (разумеется, имеющего плоскость симметрии), но и получить расчетные со— — — — — рг отношения для его проектирования.
Пример. Йаа аеленныи отяетвятель иа свз Рис. 4.7. Топология провод ников направленного ответ вителя соз 5*1 (1хзе) ып й*1 АЯ= (11хз) а!п РЯ1 созбзЕ При таком виде парциальных четырехполюсников возможна реализация только направленности типа 11 с условиями на элементы матриц А* вила (4.12). Ош гласно этим условиям равенсгпо элементов аь=ич обеспечивается при олинаковых коэффициентах фазы О+ )3 =() в парппальных четырехполюсииках, а равенство элементов б*=сз — при специальном подборе волнорых сопротивлений: зг зк =1. Существенно, что условия реализации направленности получились не зависящими от электрической длины участка связи р) и, следовательно, идгалышя развязка и полное согласование входов обеспечиваются иа любой частоте. От частоты зависит лишь распределение мощности на выходах ответвителя.
Исполь- р ванных линиях передачи с Т-волиамп (рис. 4.7). Это наиболее компактная и широкополосная конструкция направленного ответвителя. Одна из плоскостей симметрии расположена между полосковыми проводниками. Относительно втой плоскости парциальные четырехполюсники синфазиого н протнвофазного возбужлеиня приобретают вид отрезков регулярной линии передачи с Т-волной, причем ллины этих отрезков 1 совпадают с длиной участка связи, а волновые сопротивления хтя зависят от того, какое граничное условие (Н~=О кяи Ег=о) имеет место в плоскости симметрии ответвителя. Конфигурации поперечных сечений и структура поперечного электрического поля в парциальных четырехполюсииках лля трех разновидностей связанных линий перепачи показаны на рнс.
4.8. Из сравнения картин силовых линий напряженности электрического поля следует, что погонная емкость линии передачи в режиме синфазного возбуждения (граничное условие Нг=о) должна быть меньше погонной емкости в режиме противофазного возбуждения (граничное условие Е~=О) н, следовательно, волновые сопротивления в,парциальных чсгырехполюсниках удовлетворяют неравенству я,+)зь-. Полагая, что входные линии передачи ответвителя имеют елнничное нормированное волновое сопротивление, можно на основании формулы (4.6) следующим образом записать нлассическне матрицы передачи парцнальных четырехполюсннков: зуя формулы (4.11) и правила перехода от матрицы передачи к матрице рассеяния, после несложных тождественных преобразований с учетом условнп я,+а,-= ! получаем /М з)п Р( взг = )/1 — М~ соз р1 + / жп р) Рà — Му ззг = ~~ — Мз соз р) -1- / з1п ()1 гда М= (ав+ — ав )/(хе++хе ) — вспомогательный параметр связи.
я (4.13) дг а) И Ф Рис. 4.6. Поперечные сечения связанных полосковых линий и соответствующие сечения парциальных четырехполюсников синфазного и противофазного возбуждеиня: а — несимметричные иолосковые ливии с боковой свивыо. "б — симметричные ааласковые ливии с боковой сввлыо: а — симметричные неласковые линки с лимской свивыо Если длина участка связи равна нечетному числу четвертей длины волны в линии, то коэффициент передачи йв, максимален и равен параметру М.
Если же длина участка связи кратна полуволне, то вм 0 и вся мощность со входа 1 проходит на вход 8. На рис. 4.9 показано изменение модулей зм и зв~ в иаправлевном ответвителе иа связанных линиях передачи в зависимости от заекгриче. ской длины ()1 при М 1/Р л. Направленный отвегвнтель иа связанных линиях имеет две плоскости симметрии и поэтому относится к кнпдрогррмым стветвителям. При проектировании отвствителя с заданными коэффициентами передачи, удовлетворяющими условию (ев,(в+(йв1(в=1, длину участка связи можно выбирать произвольно (чаще всего равной )о/4), затем иа основании формул (4.13) находят параметр М н определяют волновые сопротивления з + н зе .
По зтим сопротивлениям рассчитывают необходимые размеры полосковых проводяикон в поперечном сечении ответвителя и требуемый зазор межлу ними. На втой стадии расчета приходится использовать или справочные материалы по волновым сопро- тивлеииям связанных линий передачи, или специальные программы для ЭВМ, составленные применительно к выбранной геометрии поперечного сечения связанных линий. Наиболее трудной является реализации направленныз ответвнтелей с сильной эп аю связью (й4)0,3), так как в этом случае обычно требуется чрезвычайно малый зазор а между проводниками (см. рис.
4.7) и возникают технологические трудности обеспечения постоянства зазора э в процессе прона. водства. Для увеличения степени связи отаетвителей при установленной минимально возможной ширине зазора существует ряд способов. Наиболее удобным является использование участков связи на перемежающихся проводниках (рис. 4ЛО). В таких ответвителях.
предложенных американским инженером Ланге, каждая связанная линна расчленяется иа рки полосковых параллельных проводников, соединенных между собой рг2 д Я1 бр Уд 22б Я,глад Рлс. 4.9. Частотные ха рактеристики направлен ного ответвителя па свя раиных линиях передачи Рис. 4.10. Направленные ответвители Ланге иа связанных линиях: е — бее «пере«»михее«ее» ехехемх епепй; б — с «лерехрещпееееем мвхемх лпхцй возбуждения. Выравнивание фазовых скоростей этих воли может быть постигнуто нанесением дополнительного диэлектрического слоя иа связанные проводники или лобэвлением компенсирующих реактивных элементов по концам участка связи.
перемычками (воздушными «мостиками»), Выгодной особенностью ответантелей Ланге является возможность «перекрещивания» связанных линий, что иногда необходимо для удобного расположения выходов ответвителя. При создании направленных ответвителей па связанных несимметричных мнкрополосковых линиях возпнкаег еще одна трудность из-за некоторого различия коэффициентов фазы р+ и р- для воли синфазиого и противофаэного й 46.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
