|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Zj= VZi-0,5Z2. |
Д л я получения |
широкополосного |
согласования |
в |
плечо 4, как и в плечо /, можно включить дополнительно одну или |
несколько четвертьволновых секций, изменив соответственно вели |
чины z5 , |
z6, |
z7. |
|
м о щ н о с т е й |
|
д в у х |
|
п е р е д а т ч и к о в |
с |
С л о ж е н и е |
|
|
|
п о г л о щ е н и е м |
э х о - с и г н а л а . |
Все |
мосты |
имеют одинаковые |
свойства, и приведенные выше примеры их применения в равной |
степени относятся к мосту любой конструкции. В частности, щеле |
вой коаксиальный мост позволяет получить сдвиг фаз на 90° при |
витании двух антенн от одного |
или двух |
передатчиков. Возможно |
сложение равных |
мощностей |
двух |
сфазированных |
передатчиков. |
|
Рассмотрим интересный вариант этого устройства с поглоще |
нием эхо-сигнала. К плечам 1 и 4 подключаются |
два |
передатчика: |
l / f =£/<>; |
Of |
= — і U0. Нужный |
сдвиг по фазе обеспечивается в схе |
ме возбудителя, общего для обоих передатчиков. В плечо 2 вклю |
чена |
антенна, |
в |
плечо |
3 — согласованная |
балластная |
нагрузка. |
Тогда |
согласно |
|
(15.13): |
ІІ2~ =(— U0—і(—і |
U0)]/V~2 =—Uo V% |
()ї ={U0-i(-iU0)]/V2 |
|
|
= 0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пусть |
ГА |
— коэффициент |
отражения |
от антенны |
(с учетом |
затухания фидера), а Г п |
— коэффициент отражения от каждого из |
передатчиков. |
Сигнал, |
отраженный |
от |
антенны, |
Ut=PA'U7 |
= |
=—ГАУЪУЪ. |
П О |
ф-ле (15.12) ко входам передатчиков придут сиг |
налы |
0Т = —l)t/V12=rAU0; |
L>4~=—іі>2 + / |
У1 |
= іГАОо. |
Вторично |
отраженные |
от |
|
передатчиков |
|
сигналы |
Otn = Г П ( 7 Г |
=ГАГии0; |
(/£т |
=Га02~ |
= і ГАГй(7о |
снова |
распределятся |
согласно ф-ле (15.13): |
|
|
|
|
0ї„ |
= ( - |
Ut„ |
- |
і 0t„) / У Т = |
0; |
|
|
|
|
|
|
|
с>-х = |
(0tm - |
і 0tm) / V2 |
= ГА |
Гп Оо |
f2. |
|
|
|
Итак, эхо-сигнал попадает только в балластную нагрузку. При отсутствии, моста-эхопоглотителя дважды отраженный сигнал по ступите антенну и исказит передаваемую информацию.
НАПРАВЛЕННЫЕ ОТВЕТВИТЕЛИ С ОТВЕРСТИЯМИ СВЯЗИ
Направленное ответвление часто осуществляется при помощи одно го, двух или ряда отверстий в общей стенке двух волноводов. Ха рактеристики такого устройства зависят от свойств каждого от верстия (см. параграф 13.8), а также от их взаимного располо жения и величины. Элементы матрицы (15.6) для одного отвер стия связи определяются ф-лами (13.22) с учетом обозначений:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r^UTlUt; |
Ді=\0гіІЇЇ', |
|
Л^ОТ/Ut. |
|
|
|
|
Н а п р а в л е н н ы й |
о т в е т в и т е л ь • с д в у м я |
о т в е р |
с т и я м и . Рассмотрим |
два идентичных прямоугольных |
волновода |
с волной типа Нт |
связанных |
между |
собой двумя |
круглыми |
отвер |
стиями диаметром |
do, в узкой |
стенке |
(рис. 15.13); |
толщина |
стенки |
мала. Согласно ф-лам |
(9.24) и |
(9.29), у этой стенки имеется |
толь |
ко одна составляющая |
поля |
с нормированным значением |
Я!} => |
= Я^={2Р^2 /(соцаРаЬ)]°.5 . Положив Я » = Я « , найдем из (13.22),что |
при связи через одно отверстие три элемента матрицы равны меж
ду собой, т. е. волна ответвляется |
ненаправленно: |
|
Гі = Ді = Л1 = |
і ndy(6a2b). |
(15.14) |
Для направленного ответвления необходимо второе отверстие такого же размера на расстоянии і=Ло/4 от первого. Падающая
волна возбуждает это отверстие с от |
|
|
|
|
|
|
ставанием по фазе на гр = (я/2) (1 + v/2), |
|
ш ^ ж |
ж |
ж |
ш / ш |
а а а |
где |
v = 2Ap/po — относительная |
рас |
|
|
|
|
|
|
стройка [ф-лы (14.35) и (14.36)]. На |
|
|
|
|
|
|
расчетной |
частоте / 0 |
разность |
фаз |
гр |
|
|
|
|
|
|
составляет 90°. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вторичные волны в направлении 3 |
|
|
|
|
|
|
складываются |
в фазе, так как |
волна |
|
|
|
|
|
|
из отверстия 1, пройдя дополнительное |
|
|
|
|
|
|
расстояние |
/, |
также |
отстает |
по |
фазе |
|
|
|
|
|
|
на угол гр. Длина пути волн, распро |
Рис. 15.13 |
|
|
|
|
страняющихся из плеча 1 в 3 через |
|
|
|
|
|
|
любое из отверстий, одинакова. Поэтому величина |
Д |
и |
переходное |
ослабление |
С [ф-ла (15.7)] постоянны |
в |
диапазоне |
частот: |
|
|
|
Л = Ді+Л 2 = іягі3 /(За2 6); |
С [ д Б ] |
= -201ё |Д|. |
(15.15» |
В направлениях / и 4 вторичная волна из отверстия 2 |
прохо |
дит больший путь (на величину I). Суммарное отставание по фазе |
этой |
волны |
от волны, проходящей через отверстие |
1, |
составляет |
2гр = я ( 1 + v / 2 ) . С учетом ф-лы (14.41) |
|
|
|
|
|
|
|
Г = Л = |
2 Л совгр == - |
2Г, |
sin (л v/4) = |
— 2 Л |
y(v). |
|
(15.16) |
Полная компенсация вторичных волн в плечах 1 и 4, Г=Л—0, |
воз |
можна лишь отри f=fo, |
когда |
2\р = я, v = 0, |
у=0. |
|
|
|
|
Н а п р а в л е н н ы й о т в е т в и т е л ь с о м н о г и м и о т в е р |
с т и я м и |
(рис. 15.14). Рассмотрим |
ответвитель |
с ( п + 1 ) |
отвер |
стиями связи, размеры которых различны и характеризуются ко эффициентами связи Гт—Дт=Лт [ф-ла (15.14)].
Существует очевидная аналогия между свойствами направлен
ного ответвителя |
с несколькими |
элементами связи, расположенны- |
|
|
г, |
rz |
• г3 |
ги |
; |
^ |
^ |
^ |
"Г* |
А |
|
|
1 |
L |
L |
1 |
Рис. |
15.14 |
|
|
|
|
ни с интервалом 1=Л 0 /4, и ступенчатого перехода, длина |
каждой |
ступеньки которого і = Л0 /4. В обоих случаях коэффициент |
отраже |
ния Г (а также элемент Л для направленного ответвителя) |
опре |
деляются суммой волн, отраженных |
от всех нерегулярностей. |
Поэтому |
соотношения для |
Г($) |
многоступенчатого |
перехода |
справедливы |
для элементов |
r(f)=Jl(f) |
матрицы |
многодырочного |
направленного ответвителя, если коэффициенты связи |
|
Гт=Дт= |
=Лт. т-го |
отверстия выбраны |
равными коэффициентам |
отраже |
ния от /м-й ступени перехода |
(причем они не должны быть |
вели |
ки). Как и в переходе, значения Гт |
неодинаковы |
и уменьшаются |
к концам ответвителя. |
|
|
|
|
|
|
Волны, прошедшие в плечо 3, |
всегда складываются в фазе. По |
этому соответствующий элемент Д матрицы направленного ответ вителя аналогичен логарифмическому перепаду сопротивлений пе-
|ехода М [ф-ла (14.38)]: |
|
|
Д = УДт |
= £Гп = М, |
(15.17) |
Где | Д | = 10~С / 2 0 ; С измеряется |
в децибелах. |
|
Направленные ответвители, как и переходы, строятся с мак симально плоской и чебышевской частотными характеристиками. Поэтому в соответствии с ф-ла ми (14.43), (14.46) — (14.50) их ко эффициенты отражения и направленности в диапазоне частот оп ределяются соотношениями:
|
|
|
|
|
|
|
Г^)=Л(у)= |
Д(—у)ппля |
Г(ч)=Л(ч) |
= Д |
|
(15.18) |
При других |
законах |
распределения |
Гт по |
длине |
ответвителя |
для расчета Г^)=Л(у) |
используется |
общая |
ф-ла |
(14.39). Дл я |
увеличения связи, т. е. величины коэффициента Д, необходимо уве
личить |
число или |
размеры отверстий. Чтобы уменьшить нежела |
тельные |
взаимные |
связи между |
отверстиями, их иногда распола |
гают в шахматном |
порядке, по обе стороны от осевой линии общей |
волноводной стенки. Ответвитель |
со |
многими отверстиями при |
Є = 3 дБ является |
мостом с широкой |
полосой согласования. |
Многодырочный направленный ответвитель с полной связью используется в качестве преобразователя типов волн. Отверстия делают в общей стенке двух разных по форме (или расположе
|
|
|
|
|
нию) волноводов. |
Необходимо выполнение двух |
условий: |
сход |
ство магнитных либо электрических полей волн в |
обоих |
волново |
дах вдоль ряда отверстий и равенство фазовых |
скоростей |
этих |
волн. Примером служит преобразователь волны типа Я ш |
в прямо |
угольном волноводе в волну типа Я 0 і в круглом. |
Прямоугольный |
волновод соединен с круглым узкой стенкой; у отверстий |
связи |
воля обеих волн |
имеют одинаковые составляющие |
Hz. |
Равенство |
фазовых скоростей обеспечивается выбором таких размеров попе речного сечения прямоугольного и круглого волноводов, чтобы fKp нужных типов,волн были одинаковы.
Направленный ответвитель иногда выполняют с узкой щелью связи постоянной ширины. Тогда он эквивалентен плавному экспо ненциальному переходу и имеет неоптимальные частотные харак теристики, значительно уступающие ответвителю той же длины с
рядом оптимально выбранных отверстий. |
|
М н о г о ш л е й ф н ы й |
н а п р а в л е н н ы й |
о т в е т в и т е л ь . |
Квадратный ответвитель (рис. 15.10) аналогичен ответвителю с двумя отверстиями (рис. 15.13). Д л я увеличения рабочей полосы частот две линии можно соединить несколькими шлейфами. Хотя конструкция со шлейфами сложнее, чем с отверстиями, она позво
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ляет |
снизить переходное |
ослабление |
|
|
|
|
- |
при |
небольшом |
числе шлейфов. |
|
|
|
|
Ус |
Расчет |
многошлейфного узла в |
Ус |
|
УСА |
УСА |
общем случае довольно сложен. При |
|
Y |
|
У®2 |
УсВ1 |
малом коэффициенте связи каждо |
|
|
|
го шлейфа |
Д т < С 1 |
можно использо- |
Ус_ |
|
УСА |
у» |
Ус |
вать |
аналогию |
двухшлейфного и |
4 |
|
|
|
|
двухдырочного |
ответвителей, ПОЛО- |
р и с |
15 15 |
|
|
жив |
в ф-лах |
(15.12) |
Д т = 0 , 5 Д = |
|
|
|
|
|
= 0,5sinф; |
YcAm=Yc |
и |
YcBm = Yetgi|>»2УсДт- |
|
Дальнейший |
расчет |
ведется, как и в случае ответвителя |
со многими отверстиями. |
Трехшлейфный ответвитель с параллельным соединением шлей |
фов |
к линии (рис. |
15.15) можно представить |
как |
два последова- |
тельносоединенных |
двухшлейфных |
с элементами |
матрицы |
Бу= |
= —icosty |
и Ді = —sin гр. Легко видетв, |
что |
для |
узла в |
целом |
Д = 2£іДі = ізіп2'ф. Его параметры рассчитываются по ф-ле (15.12).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
частности, |
для |
моста |
Д=ИУ2- |
ф=22°30'; |
У С А |
= 1,08УС; |
У С В І = |
= |
0,413FC; |
YcB2=2YcBi |
= 0,826Yc. Полоса |
частот |
такого |
моста |
при |
мерно в 3 раза больше, чем квадратного. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример. Рассчитаем пятидырочный направленный ответвитель |
с |
чебышев- |
ской характеристикой при величине переходного ослабления С=.20 |
дБ |
и пере |
крытии по частоте ^в//н«іРв/|Зн=2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ответвитель |
эквивалентен |
четырехступенчатому |
чебышевскому |
переходу: |
п=4. |
Согласно |
ф-ле і(15Л7), |
М= \Д| =)Ш_ 1 =0,1. Максимальная |
нормированная |
расстройка |
\ п |
=і(рв —рн ) /Ро = (2—1) /її ,5=0,67. |
По |
ф-ле |
.(14.41) |
|
находим: |
yn=sm |
(лчп |
/4) =0,6; |
в соответствии с |
(1(4.52) |
?і=0,7б; |
92=0,1688. |
Коэффициен |
ты определяются из модифицированного треугольника Паскаля: [£]4=[С]* = 1;
[С]\ = [С]3А=4<7і = 3; [С\\ =1692=4,12. |
Из |
ф-лы І(І14.51) |
имеем |
Г0=Гк=М/ЩС]^= |
=0,00825. Остальные коэффициенты |
связи |
А=-Гз =0,0248; Г2=0,0340. |
Согласно |
(14.50), |
максимальный коэффициент |
отражения |
эквивалентного |
перехода |
Гм = М/тп |
(;1/(/п)=ОЛГ 4(2)=О,1/97=1,да-10-3 . |
Следовательно, |
направленность от |
ветвителя |
[ф-ла |
,(115.8)] в заданной полосе |
частот не хуже, чем |
£> = 20 lgi(M/Tи) = |
=20 lg 97 = 39,7 |
дБ. |
|
|
|
|
|
|
|
ОТВЕТВИТЕЛИ С РАСПРЕДЕЛЕННОЙ |
СВЯЗЬЮ |
|
С и с т е м а |
с в я з а н н ы х в о л н о в о д о в . Если на участке дли |
ной I удалить общую стенку между двумя металлическими прямо |
угольными |
волноводами (рис. 15.16) либо сблизить два диэлектри- |
