Устройства СВЧ и Антенны (Д.И. Воскресенский и др) (561333), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Рнс. 7.2. Волновадаые кораткгоамыкмошне поршня' а - коалктнма, 6- дроссельная 7.2. Тройники Тройником называется сочленение трех линий перелачи. Тройники на эквивалентной схеме отображаются в виде шестиполюсника. На рнс. 7.3,а и б показаны аолноеолные симметричные у-тройники в плоскостях Н и Е соответственно и их эквивалентные схемы. Определим матрицы рассеяния этих устройств. Матрица рассеяния шестиполюсника имеет третий порядок (па числу пар клемм многопалюсннка или входов устройства СВЧ).
Коэффициент отражения гп определяется при подключении к первому входу генератора, а к остальным — согласованных нагрузок. В этом случае нагрузкой эквивалентной линии, соответствующей первому входу, является параллельное соединение двух линий с волновым сопротивлением )р, эквивалентных входам 2 и 3, те. 2„=ИГ2. ПоэтомУ .гн =(2„— ИгЦ2„ьИ)=-)!3.
ПосколькУ сочленение симметрично, гз, =з,з к-г!3. По этой жс причине коэффициенты передачи из первого входа на второй и третий равны, т.е. з, = зн. Так как рассматривается идеальный У-тройник без потерь, его матрица рассеяьшя унитарна. Поэтому сумма квадратоа модулей элементов любой строки нли столбца этой матрицы равна единице, т.е. 88 (дг!»(эд(»!эзг( =1.
Учитывая сказанное, на- 3 3 3 ХОЛИМ ~ад!=~аз,~=213. ЕЛЕММНЫЕ ПЛОСКОСТИ данного устройства могут быть расположены так, чтобы все элементы первого столбца матрицы рассеяния стали действительными. УчнЗмвая, что У-тройник является взаимным устройством н его матрица рассеяния симметрическая, получаем 1 2 2 3 3 3 2 1 2 3 3 3 2 2 1 3 3 3 (7. 1) Рис.
7.3. Вслноводные саммстрнчныс У-тройника и их экаивааситиыс схемы а — а асс»косю Е, б- в аюскссги Е рассужлая аналогично по отис,!нению к симметричному У-тройнику н плоскости Е, получаем 2 3 г 3 3 2 1 2 3 1 3 (7.2) 3 3 2 2 Учитывая сказанное и свойство унитарности матрицы (ЕЕ = Е), получаем слслуюшис Матрицы рассеяния Т-обрюньш тройников Знак аминус» при коэффициентах передачи ой ма нцы объя ся Рне.
7А. ВаппсаОДНЫЕ Рмбр НЫЕ РОЛКНКН: а — в ало»каст» га 6-»санс ости я тем, что при возбуждении, например, входа ! у-тройника, на оставшихся входах ориентация вектора Е изменяется на противоположную (рис. 7 З,б). Можно проанализировать у-тройники с учетом их геамстриЧеской симметрии относительно оси и плоскости, прохошппсй через серслину кажлого из аолноводов. Воспользовавшись методикой влияния геометрической симметрии устРойств СВЧ на его внешние характеристики, можно получить матрицы рассеяния таких устройств, совпадаюшие с (7.1) и (7.2). На рис.
7.4 показаны волноводиые 1-образные тройники в Н- н Е-плоскостях соответственно. Обычно их выполняют так, чтобы они были согласованы по вхолам 1, поэтому при возбуждении этих входов мощность делится поровну межлу плечами 2 и 3 (входы устройства СВЧ иногда называют плечами), поэтому !зл~ =!зз~~ = )И2 Н-тройнике при этом пдечи 2 и 3 возбуждаются а фазе, а в Е-тройнике — в противофазе 0 Е2Е2 2 2 о ,Г ,Гг г г Л 2 2 1 1 2 2 1 2 (7.3) 1 г 1 1 г г На рнс. 75 представлены тройннкн а коакснальном н полосковом пополнениях соответственно. Онн имеют матрицы рассеяния такие же, как у волноводного Н-троянц«а На практике часто возникает задача сложения мощностей двук нсючников а обшей нагрузке.
Рассмотрим возможность применения двя этой цели, напрнмер, Т-образного Н-тройника. Подюючнм первый источник с ампянтудой а, ко второму плечу тройника, второй источник с амплитудой аз — к третьему плечу, а согласованную нагрузку — к первому плечу. Найдем амплитуды волн Ь„(и=1,2,3), отраженных Рнс. 7.5. Тропинки: от тройника, с помощью определения мата — вовкоивльння, б — полосковая рицы рассеяния: Л аз) 2 1 Ьл (ат а1) ' 2 1 Ь,= — !а,-а ) . 2 Г Г 0 2 2 Я Б Н= 2 2 2 ,Гг 2 2 2 ,Гг,Г2 0 2 2 .Гг 2 ,Гг 2 Так как эта матрица симметрическая, она соответствует взаимному устройству.
Определим налнчне тепловых потерь в этом устройстве, для чего найлем собственные числа матрицы рассеяния как корни характернстнческого многочлена бе!!8- ЯЕ) = О. Отсюда следует, что мощность источников склшгывается на первом плече тройника толью тагда, когда а, =а, В противном случае во втором и третьем плечах тРойника появляются нежелательные отраженные волны, для устранения которых пРи любых амплитудах источников необходнмо, чтобы матрица рассеянна шестнполюсного устройства сложения мощности имела внд Подставив сюда чатрипу Я, получим Л(1-Л )=О, откуда Л, =О, ~ =1, Л, = -!.
Таким образом, при возбуждении устройства СВЧ первым собственным вектором матрипы б ои должен полносгью поглощаться этим устройством, а второй и третий собственные векторы должны полностью отражатьба от устройства СВЧ. Этими свойствами обладает согласошшиый тройник (или балансный делитель мощности), полосшзвмй вариант которого показан на рис. 7.6. В его состав ахо- рис. 7.6. Балансный дит поглошающий элемент в виде рюиьтора А, сопротивление полосковый делитель иоторого, а также волновые сопротивления плеч подбирают мощности дв условия обеспечения максимальной рабочей полосы частот устройства.
Рве. 7.7. Восьмнлолюснкки, эквнваченгвые направленным атвегввтсяям тапсе 1, П н П! Из рисунка следует, что перепумерапией входов направленных ответвнтелей втоРого и третьего типов они могут быть сведены к первому типу. Поэтому далее булем Рассматривать направленныс ответвнтели первого типа. Идеальныс направленные отвешители имеют матрицу рассеяния аида 1 2 3 4 О О чГ(-С вЂ” !С ! — Сз 2 О О -!С 4 -!С !1- Сз -гС (7.4) О 0 О О тле С вЂ” коэффнпнент связи, определяющий долю ответшшемой мощности.
7З. Направленные отнетвнтелн Направленные ответвители предстаалшот собой взаимные устройства СВЧ, имеющие четыре плеча. При возбужлении одною из плеч мощность делится е требуез!ом отношении между какими-либо двумя плечами, а четвертое плечо остается невозбужденным. На эквивалентной схеме направленный отвспштель отображается в виде йосьмиполнкиика. В зависимости от расположения входов направленных ответвнтелей, межау которыми делится мощность СВЧ, риличают три типа восьмипслюсников Трио. 7.7). Первый тип (1) называется сонаправленным, второй (П) и третий (!П) — пра'пшвнаправлеиными.
Из вида матрицы Б следует, что все входы направлеинога ответвителя согласованы (зн=зц--ззз=зм — — 0), входы ! и 2, а также 3 и 4 взаимно развязаны, т.е. эт> =5|э = 0 л юсз =ззэ =0 При возбуждении плеча 1 фшв колебаний в плече 4 отствет на 90' от фазы колебаний в плече 3. Об этом говорит отрицательная мнимав единица при коэффициенте С. Реальные направленные отаетвителн харакгеризуются слепующими параметрами, определяемыми в режиме возбуждения плеча 1: переходным ослаблением с,=!О!8(Р)Р<)= =-20!ОС; направленностью газ=1018(Р/Рз); рабочим затуханием сн =10!8(Р(Р); коэффициентом стоячей волны (КСВ) на входе КСВ = (1+!зп!),7(1-!эп!) .
Данные параметры определяются в некоторой рабочей полосе частот направленного отаетвителя, и лх числовые значения лежат в пределах: 0<си <60 дБ, см>20 дБ; см >О дБ; А;, ч 1,1, Простейшим направленным отвсгаителем является волноводный двухдырочный ответвитель (рис. 7,8). Он представляет собой два прямоугольных волновода, в общей узкой стенке которых на расстоянии А,/4 ! а 3 друг от прута прорезаны два отверстия связи. При возбуждении плеча l мощность СВЧ в основном проходит в плечо 3, и небольшая се часть ответвляется в плечо 4. Плечо 2 при этом остается развязанныи, т с.
а волны, отвегвившиеся через отверстия, расстояние между которыми 2,14, оказываются в этом плече протнвофазными и гасят друг друцк Недостатком Рис. 7.8. Двухдырочный направленный стветвктсчь данного устройства является его узкополосность. Для устранения этого недостатка направленный отаетвитель Лопают многодырочным. За счет этого удастся также подобрать требуемую частотную характеристику переходного ослабления счо В волноводных трактах СВЧ широко используется направленный ответвнтсль, представляющий собой два пересекающихся поп прямым углом прямоугольных волновода, в обшей широкой стенке которых на расстоянии ат'4 от узких стенок прорезано отверстие связи какай-либо формы (см.
Рис. 7.9). Возможные формы отверстий, применяемые в таких ответвитслях, Рис. 7.9. Направлениыя показаны на рис, 7,10. Форма и размеры отверстий су. отзегвитель на перекрещиваю- п!ественно влюпот на значение переходного ослабления. В направленных ответвителях элементами резонансного типа (щели, крестообразные отверстия) удается получить малые значения переходного ослабления. Принцип работы такого отвствнтеля основан на том, что точка распазожения отверстия связи явтиется точкой круговой поляриза- Рис 7.!О. Формы отверстий связи используемые в направленных ответентелвх 92 йии вектора магнитного паля волны Нп.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
