Файл: Учебник радиометриста флота учебник для школ и учебных отрядов ВМФ..pdf

ны, которые оформляются в виде отдельной секции коаксиаль­ ной линии или волновода (рис. 184). Материалом для поверх­ ностных н объемных нагрузочных резисторов служит погло­ щающая энергию графитовая смесь. Ею заполняется простран­ ство между проводами коаксиальной линии или между стенка­ ми волновода. Чтобы избежать отражения от нагрузки фидера, ей придают клиновидную форму.

Рис. 184. Эквивалент антенны

В волноводах для согласования применяются такие же устройства, что и для возбуждения (штыри, диафрагмы и др.), принцип действия которых изложен в гл. 3 разд. I.

§ 5. Переходные устройства

Переходные устройства используются для обеспечения ре­ жима бегущих волн в линии при переходе от линии одного типа к линии другого типа.

Линия называется симметричной, если в любой момент времени в каждом сечении токи и потенциалы равны по вели­ чине и противоположны по фазе. Коаксиальная линия не яв­ ляется симметричной, так как наружный проводник заземля­ ется и его потенциал всегда равен нулю. Поэтому коаксиаль­ ный кабель нельзя непосредственно соединять с полуволновым вибратором и другими симметричными линиями. В метровом диапазоне для соединения коаксиальной линии с симметричной двухпроводной линией применяют симметрирующий трансфор­ матор, который часто называют U-колено, и симметрирующий дроссель, устройство и работа которых рассмотрены в гл. 3 разд. 1

Оба симметрирующих устройства не обладают диапазонностью. При изменении длины волны более чем на ±2% их сим-, метрирующие свойства теряются. Для работы в значительном диапазоне волн применяются более сложные диапазонные пе­ реходные устройства, у которых к обоим проводам симметрич­ ной линии подключаются равные реактивные сопротивления, имеющие одинаковую частотную зависимость. Роль реактив­ ных сопротивлений выполняют разомкнутые или короткозамк­ нутые линии.

187

волноводов соединяются с помощью специальных устройств. При соединении двух неподвижных волноводов используются фланцы, стягиваемые винтами (рис. 185, а). Несовершенство контакта между ними вызывает потери энергии и опасность пробоя. Для большей надежности применяют фланцы, имеющие на краях кольцевые пазы в виде четвертьволновых колец ко­ роткозамкнутых линий (рис. 1185, б). Эти четвертьволновые от-

Рис. 185. Сочленение волноводов

резки имеют очень большое сопротивление в точке Б (место кон­ такта фланцев) п малое сопротивление в точке А. При этом наличие зазора между фланцами в пределах до 0,1 X незначи­ тельно влияет на качество контактов их в точках А и Б. Это свойство используется в поворотных качающихся сочленениях.

Трехзвенное поворотное соединение состоит из двух волно­ водов, оканчивающихся дроссельными соединениями и разде­ ленных волноводным участком длиной в четверть длины волны, чем обеспечивается взаимная компенсация отраженной энергии от обоих дроссельных соединений. Такое соединение обеспечи­ вает поворот выходного канала относительно входного на угол до ±20° (рис. 185, в).

Для получения вращающегося волноводного сочленения по механическим соображениям необходимо применять дроссель­ но-фланцевое соединение волноводов круглого сечения. Так как в радиолокационных станциях применяются прямоуголь­ ные волноводы, то во входном и выходном каналах необходимо обеспечить при этом переход от прямоугольного волновода к волноводу круглого сечения.

Наряду с вращающимися и поворотными сочленениями в ли­ ниях передачи СВЧ применяются гибкие сочленения. Для гиб­ кого сочленения можно использовать гибкие коаксиальные ка­ бели, или гибкие волноводы.

Для распределения высокочастотной энергии, передаваемой по волноводам, между различными каналами и потребителями

188

применяются разветвления волноводов. Тройники, или Т-соеди- нения волноводов, могут иметь ответвления от главного волново­ да в обеих плоскостях Е или Н (рис. 186).

Волноводные мосты, или двойные тройники, имеют два бо­ ковых взаимно развязанных ответвления. При возбуждении пле­ ча' £ или Н электромагнитная энергия от них распределяется поровну между плечами главного волновода и не может пере­ ходить из плеча Е в плечо Я, и наоборот (рис. 186, в). При воз­ буждении плеча 1 главного волновода в плечо 2 ответвляется

6

Рис. 186. Волноводные тройники:

а — типа £; б —типа Я; е — двойной тройник

синфазная волна при Н-соединении и противофазная волна при Е-соединении. При наличии обоих соединений энергия в волно­ вод 2 не попадает. Таким-образом, плечи главного волновода 1 я 2 также развязаны. Это свойство двойного Т-соединения сохраняется только при чисто бегущих волнах, т. е. при согла­ совании волноводов. Двойные тройники применяются для изме­ рения полных сопротивлений, коэффициента бегущей волны, в качестве смесителей и т. п.

Волноводно-щелевые мосты применяются для деления под­ водимой к нему электромагнитной энергии между его выход­ ными каналами. Они выполнены из спаянных по узкой стенке волноводов с окном связи между ними (рис. 187). Длина окна связи выбирается такой, что если, например, на входе моста возбудить плечо 1, то на выходе моста энергия поделится меж­ ду плечами 3 и 4. Фаза волны в плече 4 отстает от фазы волны в плече 3 на 90°, так как путь прохождения энергией, выходя­ щей через плечо 4, длиннее на четверть длины волны. Соотнот

189

шение энергии в каналах моста и величина фазового сдвига между ними определяются размером окна связи.

Направленные ответвители используются для измерения мощности, коэффициента бегущей волны и для связи волново­ дов с измерительными приборами. Направленный ответвитель пропускает на измерительный прибор небольшую часть энергии волны, распространяющейся в одном направлении, и не пропу­ скает энергию волны, распространяющейся в обратном направ-

Рис. 187. Волноводно-щелевой мост

лении.'Принцип действия двухщелевого направленного ответви­ теля поясняется рис. 188. При распространении электромагнит­ ной энергии вдоль основного волновода каждая из щелей связи возбуждается. Волны, возбуждаемые щелями, совпадают по фазе и складываются при распространении волны в основном волно­ воде слева направо (рис. 188, а). Влево от щелей волны не рас­ пространяются, так как они оказываются противофазными и взаимно уничтожаются. Волна, движущаяся в основном волно­ воде справа налево, передается в ответвительный волновод в

Рис. 188. Направленный ответвитель

этом же направлении и поглощается согласованной нагрузкой (рис. 188, б). Такой направленный ответвитель является узко­ полосным. Широкополосные направленные ответвители выпол­ няются многощелевыми. Направленный ответвитель является одновременно ослабителем с постоянным коэффициентом зату­ хания и применяется в качестве предельного аттенюатора.

Аттенюатор с регулируемым коэффициентом затухания пред­ ставляет собой отрезок волновода, внутри которого параллель­ но узкой стенке расположена подвижная диэлектрическая пла­ стина с нанесенным на ее одной стороне графитовым слоем. Максимальное затухание будет в том случае, когда пластина расположена на середине широкой стенки волновода.

190

§6. Антенные переключатели

Врадиолокационных станциях, работающих в импульсном режиме, одна и та же антенна используется для излучения и

приема электромагнитных волн. Для подключения антенны к приемнику или передатчику служит антенный переключатель. Принцип коммутации заключается в том, что при работе пере­ датчика автоматически запирается вход приемника, а при при­

рового диапазона, в котором используются отрезки открытой двухпроводной линии. На некотором расстоянии от передатчика в точках аа подключается полуволновой закороченный шлейф ад. В середине шлейфа подключен газовый разрядник Р ь а в точках вв — ответвление линии к приемнику. На расстоянии в четверть волны от начала ответвления включается второй раз­ рядник Р2. Длина отрезка ав равна четверти длины волны.

Во время генерации мощный высокочастотный импульс про­ бивает оба разрядника. Пробой разрядника Р\ вызывает корот­ кое замыкание в точках бб. Входное сопротивление четверть­ волнового закороченного отрезка аб будет очень большим, и в сторону шлейфа аб энергия ответвляться не будет.

, Разрядник Р2 аналогично заблокирует вход приемниками, и высокочастотная энергия в приемник не пойдет, так как в точках вв будет очень большое сопротивление. Четвертьволно­ вой отрезок ав окажется разомкнутым на конце, и его вход­ ное сопротивление в точках аа будет близким к нулю. Таким образом, энергия импульса передатчика от точек аа пойдет только в сторону антенны.

После окончания действия импульса передатчика разрядни­ ки потухнут, а отраженный от цели сигнал, распространяющий­ ся по линии в обратном направлении, не сможет зажечь разряд­ ники. Сопротивление разрядников будет очень большим, и они не будут оказывать никакого воздействия на линию.

191

Полуволновой закороченный шлейф ад обладает малым входным сопротивлением. Поэтому сопротивление в точках аа будет близко к' нулю. Отрезок ав в точках вв будет иметь боль­ шое сопротивление в сторону передатчика (как короткозамкну­ тый в точках аа), и сигнал в сторону передатчика не пойдет.

Входное сопротивление разомкнутого отрезка вг в точках

вв в сторону приемника будет очень малым, и принятый антен­ ной сигнал беспрепятственно поступит на вход приемника. Так как горящий разрядник Р2 при работе передатчика не в состоя­ нии обеспечить полную блокировку входа приемника, то часть энергии просачивается в приемник и после усиления появля­ ется на экране индикатора в виде зондирующего импульса. Эта метка принимается за начало отсчета дальности.

Мощный высокочастотный сигнал, просочившийся на вход приемника, может вывести из строя приемник. Поэтому в це­ лях уменьшения мощности энергии, просочившейся на' вход приемника, разрядник Р% включается в линию приемника до­ полнительно через четвертьволновой трансформатор сопротив­ ления в точках гг (рис. 190). Из рисунка видно, что напряже­ ние в точках гг меньше, а ток больше, чем на самом разряд­ нике. Следовательно, сопротивление высокочастотному сигналу в точках гг будет меньше сопротивления горящего разрядника.

Для дециметрового диапазона волн схема антенного пере­ ключателя аналогична, но выполняется на отрезках коаксиаль­ ной линии.

В сантиметровом диапазоне антенный переключатель пред­ ставляет собой волновод (рис. 191, о, б),.в узкую стенку кото­ рого включен разрядник защиты приемника (плечо 3), а в ши*- рокую — разрядник блокировки (плечо 4).

Волновод оканчивается согласованной нагрузкой, которая поглощает просочившуюся энергию при пробитых разрядниках в режиме передачи (плечо 2). В режиме приема энергия от ан­ тенны поступает только на вход приемника (рис. 191, е).

§7. Необратимые и невзаимные элементы

Влиниях передачи нашли применение невзаимные элемен­ ты — устройства, передающие энергию СВЧ только в одном на­ правлении. В них в качестве диэлектрика используются анизо­ тропные материалы, свойства которых различны для волн раз­ личных направлений. Наиболее часто в качестве анизотропного материала используется намагниченный феррит.

Феррит^ магнитодиэлектрик с кристаллической структу­ рой, напоминающей по внешнему виду керамику. Анизотропия намагниченного феррита проявляется в том, что волны с раз­ личным направлением вращения плоскости поляризации рас­ пространяются в феррите с различными фазовыми скоростями и по-разному поглощаются.

192

Приемник

-4—Г 1го Ош

а

Рис. 190. Автотрансформаторное включение разрядника

Режим передачи

___I ♦ \а %аа

1------' 2

________ А______

W ~

Режим приема

в

б

Рис. 191. Антенный переключатель в волноводах

б

Рис. 192. Необратимые элементы линии передачи:

а — схем а ф ерритового ц и р кул я то р а ; б — невзанм ны й вращ ател ь ( Н В ); а — невзаим ны й ф азовращ атель (Н Ф )