Двойное Т-образное соединение

Волноводные мосты

Мостами называют четырехплечие соединения (восьмиполюсники), обладающие следующими свойствами:

¾ при возбуждении любого из четырех плеч моста энергия в одно из выходных плеч не поступает;

¾ энергия, поступившая в два оставшихся плеча равна половине энергии, поданной в плечо моста;

¾ при возбуждении двух плеч моста в двух других плечах появляется сумма и разность поданных на вход мощностей.

Мосты используются в качестве элементов:

¾ фильтров, балансных детекторов и модуляторов;

¾ антенных переключателей;

¾ суммарно-разностных устройств моноимпульсных радиолокаторов;

¾ измерительных схем и ферритовых устройств;

¾ делителей мощности с "развязкой" нагрузок и т.п.

Двойное Т-образное соединение, или двойной тройник, состоит из четырех одинаковых прямоугольных волноводов, по которым может распространяться только основной тип волны H₁₀, соединенных так, как показано на рис. 3. Будем обозначать плечи волноводного соединения в соответствии с этим рисунком. Из-за присущей соединению симметрии мощность, подводимая к плечу Н, разделится пополам между волноводами 1 и 2. Возникающие в них волны будут синфазными, так как волноводы находятся на равных расстояниях от плоскости симметрии системы. В плечо Е мощность ответвляться не будет, так как составляющая электрического поля волны в плече Н не перпендикулярна широкой стенке волновода плеча Е. Плечо Е в этом случае называют развязанным или изолированным. Волны высших типов хотя и будут возникать в соединении волноводов, но распространяться по ним не смогут, так как размеры поперечного сечения волноводов выбраны для волны типа H₁₀.

Если мощность подводится к плечу Е, то она также разделится пополам между плечами 2 и 1 и не попадет в плечо Н из-за отсутствия составляющей электрического поля, перпендикулярной широкой стенке волновода плеча Н. В этом случае плечо Н называют развязанным. Волны, возникающие в плечах 1 и 2, буду противофазными. Различие возбуждения волн в плечах 1 и 2 для обоих указанных случаев поясняется рис. 3, а, б, где изображается переход силовой линии электрического поля из плеч Е и Н в боковые волноводы.

Нетрудно убедиться, что при подачи мощности в плечо 1 или 2 мощность не пройдет в противоположное ему плечо (2 или 1), а разделится пополам между плечами Е и Н. это можно объяснить следующим образом. Если бы плечо Е отсутствовало, то мощность, подаваемая в плечо 1, разделилась бы пополам между плечами 2 и Н, причем волны, возбуждаемые в этих плечах, будут синфазными. Если бы отсутствовало плечо Н, то мощность разделилась бы между плечами 2 и Е, причем волна в плече 2 была бы в противофазе как с волной в плече Е, так и с возбуждающей волной в плече 1. При наличии обоих плеч Е и Н волны, попадающие в плечо 2, будут равной величины, но в противофазе и взаимно уничтожаются, т.е. в плечо 2 мощность ответвляться не будет.

Таким образом, одним из характерных свойств двойного тройника является наличие одного плеча, свободного от мощности. Однако это возможно только в том случае, когда все плечи двойного тройника включены на согласованные нагрузки. В питающем волноводе согласование не будет иметь места. Это можно объяснить при условии, если каждый волновод рассматривать как некоторую эквивалентную ему линию с характеристическим сопротивлением . Тогда линия, эквивалентная волноводу Н, оказывается нагруженной двумя согласованными линиями 1 и 2, включенными параллельно, и следовательно, нагрузка на волновод Н равна . Линия эквивалентная волноводу Е, нагружена согласованными линиями 1 и 2, включенными последовательно. Следовательно, нагрузка на волновод Е . В действительности конструктивное соединение волновода представляет собой некоторую неоднородность по отношению к распространяющейся волне в питающем волноводе Е и Н, которая будет создавать отражение. Поэтому двойной тройник должен согласовываться с питающим волноводом путем включения соответствующих согласующих элементов в виде штырей или диафрагм. Опыт показывает, что можно получить широкополосное согласование, если разместить согласующие элементы возможно ближе к сочленению волноводов.

Важным свойством двойного тройника является то, что согласование, выполненное для плеч Е и Н, автоматически приводит к согласованию боковых плеч 1 и 2.

Основными характеристиками двойного тройника являются развязка, или изоляция одного из плеч соединения, равенство мощностей в плечах, отводящих энергию, и коэффициент стоячей волны в питающем волноводе.

Развязка, выраженная в децибелах, определяется как отношение мощности, попадающей в изолированное плечо , к мощности, подводимой к соединению :

[4]

Равенство мощностей в плечах, отводящих энергию, иногда удобно оценить отношение мощности, отводимой в то или другое плечо (где ), к мощности :

[5]

Очевидно, при правильной конструкции двойного тройника и правильных измерениях .

КСВ в питающем волноводе определяется при включении всех плеч двойного тройника на согласованные нагрузки.

Дата добавления: 2015-05-09