Направленные ответвители

Направленные ответвители представляют собой взаимные устройства СВЧ, имеющие четыре плеча. При возбуждении одного из плеч мощность делится в требуе­мом отношении между какими-либо двумя плечами, а четвертое плечо остается невоз­бужденным. На эквивалентной схеме направленный ответвитель отображается в виде восьмиполюсника. В зависимости от расположения входов направленных ответвите-лей, между которыми делится мощность СВЧ, различают три типа восьмиполюсников (рис. 7.7). Первый тип (I) называется сонаправленным, второй (II) и третий (III) - про­тивонаправленными.

Из рисунка следует, что перенумерацией входов направленных ответвителей вто­рого и третьего типов они могут быть сведены к первому типу. Поэтому далее будем рассматривать направленные ответвители первого типа. Идеальные направленные от­ветвители имеют матрицу рассеяния вида

(7.4)

где С - коэффициент связи, определяющий долю ответвляемой мощности.

Из вида матрицы следует, что все входы направленного ответвителя согласова­ны (), входы / и 2, а также 3 к 4 взаимно развязаны, т.е. и

При возбуждении плеча 1 фаза колебаний в плече 4 отстает на 90° от фазы колеба­ний в плече 3. Об этом говорит отрицательная мнимая единица при коэффициенте С. Ре­альные направленные ответвители характеризуются следующими параметрами, опреде­ляемыми в режиме возбуждения плеча /: переходным ослаблением

направленностью ; рабочим затуханием ;

коэффициентом стоячей волны (КСВ) на входе КСВ = . Данные пара-

метры определяются в некоторой рабочей полосе частот направленного ответвителя, и их числовые значения лежат в пределах: 0< <60 дБ; >20 дБ; >0 дБ;

. Простейшим направленным ответвителем является волноводный двухдыроч-ный ответвитель (рис. 7.8). Он представляет собой два прямоугольных волновода, в

I общей узкой стенке которых на расстоянии

друг от друга прорезаны два отверстия связи. При возбуждении плеча 1 мощность СВЧ в основном про­ходит в плечо 3, и небольшая ее часть ответвляется в плечо 4. Плечо 2 при этом остается развязанным, т.е. волны, ответвившиеся через отверстия, расстояние между которыми , оказываются в этом плече

противофазными и гасят друг друга. Недостатком данного устройства является его узкополосность. Для устранения этого недостатка направленный ответви­тель делают многодырочным. За счет этого удается также подобрать требуемую частотную характери­стику переходного ослабления

В волноводных трактах СВЧ широко использует­ся направленный ответвитель, представляющий собой два пересекающихся под прямым углом прямоуголь­ных волновода, в общей широкой стенке которых на расстоянии от узких стенок прорезано отверстие

связи какой-либо формы (см. рис. 7.9). Возможные -I формы отверстий, применяемые в таких ответвителях, показаны на рис. 7.10. Форма и размеры отверстий су­щественно влияют на значение переходного ослабле­ ния. В направленных ответвителях элементами резо-I нансного типа (щели, крестообраз­ные отверстия) удается получить малые значения переходного ослаб­ления. Принцип работы такого от-J ветвителя основан на том, что точка расположения отверстия связи яв­ ляется точкой круговой поляриза-

ции вектора магнитного поля волны . Направление вращения вектора однозначно определяет направление распространения волны в волноводе. Направленное от­ветвление мощности объясняется сохранением направления вращения вектора в верхнем и нижнем волноводах. Для уменьшения переходного ослабления в таких от-ветвителях делают два диагонально расположенных крестообразных отверстия связи.

На рис. 7.11 показаны полосковые направленные ответвители. Двухшлейфовый ответвитель (рис. 7.11,а) является аналогом двухды- ¹¹

рочного волноводного ответвителя. Шлейфы дли­ной выполняют роль отверстий и расположе­ны на расстоянии друг от друга. Требуемое

переходное ослабление и согласование входов обес­печивается подбором волновых сопротивлений шлейфов и соединяющих их линий. Принцип рабо­ты полоскового ответвителя на связанных линиях (рис. 7.11,6) состоит в том, что направленный пере­ход из основной линии (1-3) во вторичную (2-4) осуществляется за счет ее расположения в поле ли­нии (7-3). Для этого расстояние между линиями делается достаточно малым. Величина переходного затухания в таком ответвителе зависит от зазора между линиями и от длины связанного участка В таком направленном ответвителе обеспечивается распределенная по длине связь между линиями.

//7л ВГ ПрСВЧУ2