Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 [192] 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

где B/2F0 - половина нормированной реактивной проводимости; Ав- длина волны в волноводе; d - расстояние между реактивной проводимостью и ближайшим минимумом напряжения.


05 1,0 1.5

Рис. 20 43. Соотношение между нормированной реактивной проводимостью и коэффициентом стоячей волны напряжения.

О 0.2 OA 0,6 08 Ю B/Y0

Рис. 20-44. Соотношение между нормированной реактивной проводимостью согласующего элемента и расстоянием его от минимума напряжения.

Если применяется индуктивная диафрагма, то она размещается относительно минимума напряжения со стороны нагрузки. Емкостная диафрагма размещается со стороны генератора. Рассмотренные соотношения можно проиллюстрировать следующим примером.

Пример 20-7

Необходимо спроектировать симметричную индуктивную диафрагму для подавления стоячей волны напряжения с коэффициентом 2 : 1 в прямоугольной волноводной линии. Минимум стоячей волны расположен на расстоянии 1,3 см от нагрузки. Длина волны в свободном пространстве 3,0 см.

Решение

1 Определяем требуемую величину индуктивной реактивной проводимости. Из рис. 20-43 или по формуле (20-126) находим, что нормированная величина реактивной проводимости, необходимая для компенсации КСВ, равного двум, должна быть 0,707.

2. Определяем соответствующее расположение диафрагмы по круговой диаграмме. Из рис. 20-44 или по формуле (20-127) находим, что расстояние между согласующей диафрагмой и минимумом напряжения равно 0,098 Ав.

3. Определяем длину волны в волноводе. Из табл. 20-2 находим Акр = 4,57 см, тогда по формуле (20-110) определим

Y-[® Y-

3 \2 47/

:3,98 см.

4. Определяем действительное расположение диафрагмы. Расстояние между диафрагмой и минимумом напряжения в стоячей волне равно 0,098 Ав. Тогда

d = 0,098 • 3,98 = 0,390 см.

Расстояние между минимумом стоячей волны и нагрузкой равно 1,3 см. Поэтому

диафрагму необходимо расположить на расстоянии 1,3 - 0,390 = 0,910 см от нагрузки. 5. Определяем размеры диафрагмы:

В а „ 0,9-2,54

yYk = 07- -£98~ = 0402:

а 0,9 2,54

: 0,765.

Из рис. 20-38 следует поэтому, что - = = 0,62. Каждая половина диафрагмы равна

~ [0,9 2,54 (1 - 0,62)] = 0,43 см.

Емкостная диафрагма, спроектированная для подавления стоячей волны с таким же коэффициентом, должна иметь такую же нормированную реактивную проводимость, как и индуктивная диафрагма, но расположена должна быть от минимума стоячей волны ближе к генератору.

Четвертьволновые трансформаторы. Соображения, рассмотренные в § 20-46,применимы в общемслучае кчетверть-волновым трансформаторам, которые применяются для согласования двух волноводов, имеющих различные волновые сопротивления.

От входного конца четвертьволнового транс-

форматора или отрезка длиной, кратной ,

будут отражения, так как добавление к линии реактивной проводимости осуществляется путем изменения поперечного сечения волновода. Величина такого отражения может быть определена методами, которые были рассмотрены в предыдущем параграфе по отношению к диафрагмам реактивных сопротивлений. Четвертьволновые трансформаторы могут быть установлены по отношению к волноводу как симметрично, так и несимметрично.

Настроечные шлейфы. Содержание § 20-4а в общем случае применимо н к шлейфовым настроечным устройствам, которые применяются в волноводных линиях. Шлейфы, подсоединяемые параллельно к волноводу (к его узкой стенке), эквивалентны по принципу действия коаксиальным шлейфам. Шлейфы, подсоединенные к широкой стенке волновода, включаются последовательно с волноводом. Хотя обычно избегают применять такие настроечные шлейфы из-за их размеров, они обладают преимуществом по сравнению с другими методами согласования сопротивлений, которое состоит в том, что допустимые мощности передачи у шлейфов примерно такие же, как и у основной линии.

Настроечные винты. Стержень, введенный в волновод вдоль линии электрического поля, будет обладать емкостной реактивной проводимостью, если его длина меньше,

Ао г, , А0

чем-.Если же длина стержня больше -г , то 4 F 4

реактивная проводимость будет иметь индуктивный характер. При длине стержня, равной Ао

примерно--, его активную проводимость можно

считать бесконечной без учета ограничений из-за потерь в стержне. Q стержня при резонансе



увеличивается обратно пропорционально его диаметру. Подбор резонансной длины стержня достаточно труден, так как резонансная частота является быстроменяющейся функцией от длины стержня.

Линии с переменным сечением. Волноводы с переменным сечением могут быть использованы для согласования двух волноводов, имеющих различные сечения. Участок переменного сечения должен иметь длину не менее нескольких длин волн, чтобы уменьшить отражения в линчи.


Л е) ж>

Рис. 20-45. Волноводные скрутки и изгибы. а - скрутка прямоугольного волновода; б - изгиб круглого волновода; в - изгиб в плоскости £; г - изгиб в плоскости И; д - резкий уголковый переход; е - скошенный уголковый переход; ж - двойной уголковый переход.

20-66. Скрутки и изгибы волноводов. Наиболее удобный метод изменения ориентации системы прямоугольных волноводов - это осуществить скрутку волновода вокруг его оси на соответствующую величину. Для уменьшения отражений сечение волновода на участке скрутки должно оставаться постоянным, а длина самого участка должна быть возможно большей. Направление поляризации при наличии круглых волноводов невозможно изменить путем скрутки. Скрутка прямоугольного волновода показана на рис. 20-45, а.

Уголковые соединения волноводов, показанные на рис. 20-45, д, е и ж, часто применяют вместо изгибов. Резкие уголковые переходы применяются редко, кроме случаев, когда необходимо получить небольшое изменение направления. Скошенные уголковые переходы могут применяться до углов, равных 90°. Наилучшие результаты во всех случаях дают двойные уголковые переходы. Для двойного уголкового перехода в плоскости Е средняя длина L должна

быть равна примерно .Для двойного уголкового перехода в плоскости И средняя длина должна быть несколько больше.

20-6в. Переходы от коаксиальных линий к волноводам. Несколько методов связи коаксиальной линии и волновода, когда по ним распространяются основные типы волн, показаны на рис. 20-46. Штыри, показанные на рис. 20-46,а и в, обеспечивают маломощный узкополосный переход. Магнитный виток, показанный на рис. 20-46, б, также представляет собой маломощный узкополосный переход.

Крестообразное переходное соединение, показанное на рис. 20-46, г, обеспечивает работу при большей мощности по сравнению с предыдущими видами переходов. Кроме того, оно имеет несколько большую диапазонность. Переход в виде выпуклости, показанный на рис. 20-46, д, является переходом большой мощности. В тех случаях, когда необходимо получить значительную широкополосность, можно применить переход от коаксиальной линии к гребенчатому волноводу.

20-6г. Возбуждение различных типов волн. Принципы, рассмотренные в § 20-4в, применимы и к задаче возбуждения различных типов волн в прямоугольных волноводах. Возбуждение различных типов волн в круглых волноводах по существу выполняется так же, как показано на рис. 20-26 для коаксиальных линий. Характерные способы возбуждения тех или иных типов волн в прямоугольных волноводах показаны на рис. 20-47. В общем случае необходимо применить для каждого электрического поля один электрический зонд или штырь, или для каждого максимума магнитного поля один магнитный виток. Преобразования типов волн применяются для превращения одного типа


v @ О) Z)

Рис. 20-46. Виды переходов коаксиальной линии к волноводу.

Изгибы в круглых или прямоугольных волноводных системах приводят к рассогласованию сопротивлений, а следовательно и к появлению отражений. Такие отражения могут быть уменьшены, если сечение волновода сохранять постоянным. Изгибы в круглых волноводах могут привести к появлению эллиптической поляризации. Изгиб круглого волновода показан на рис. 20-45, б.

Изгибы прямоугольных волноводов в плоскостях £ и Я показаны на рис. 20-45, е и г соответственно.

волн в другой или для пропускания одного типа волн по различным волноводам. Примеры преобразований показаны на рис. 20-47, г.

Фильтрация отдельных типов волн в волноводах осуществляется на основании таких же принципов, какие были описаны в § 20-4в по отношению к коаксиальным линиям.

20-6д. Парносопряженные цепи. Парносо-пряженной цепью называется 1 линейная цепь

1 L. J. С u t г о n a. Theory of biconjugate networks, Proc. IRE, July 1951.



с четырьмя сопротивлениями, сопряженными попарно. Сопряженными сопротивлениями называются такие сопротивления, которые характеризуются тем, что напряжение, последовательное с одним из сопротивлений, не вызывает тока в другом.

Известными видами парносопряженных цепей являются направленные ответвители, гибридные соединения («магические» Т) и гибридные кольца.

Направленные ответвители1. Простейший направленный ответвитель показан на рис 20-48, а Мощность, входящая в плечо Л. будет передаваться в плечо S. Кроме того, малая

и направленностью D. Эти два параметра в соответствии с рис. 20-48, а равны:

10 1е

D = 10 lg

= С - D.

(20-128) (20-129)

Например, имеет коэф, .

ность 20 дб. то отношение Рс/Р

если направленный ответвитель ициент связи 30 дб, а направлен-г. / г, равно 5Q да

t f+*

ТЕ,,

1* И

Т1„.


часть мощности через два отверстия будет также передаваться в волновод, который содержит плечи С и О. Энергия будет распростра няться в обоих направлениях от каждого из отверстий. Два поля будут суммироваться в фазе в прямом направлении, и мощность может быть передана из плеча D В обратном направлении эти два поля будут подавляться, н энергия в плечо С подаваться не будет. В другом случае мощность, поступающая в плечо В, будет передаваться в плечи Л и С. В плечо D сигнал поступать не будет Это упрощенное объяснение основано на предположении, что отсутствуют отражения или стоячие волны в устройстве и что размеры отверстий достаточно малы, так что мощности, поступающие через каждое из отверстий, равны между собой.

Направленный ответвитель обычно характеризуется своим коэффициентом связи С

1 Более подробно по конструкции см. Radiation Laboratory series. Technique of microwave measurements, by C. G. M о n t g о m e r y, McGraw-Hill Book Company, inc.. New York, 1947, vol. 11.

Направленные ответвители вследствие своих свойств извлекать часть энергии, поступающей только в одном направлении, применяют в системах связи для раздельных измерений передаваемой и принимаемой мощностей.

На практике в плече с нулевым сигналом применяют поглощающие материалы для предотвращения возможных отражений любого нескомпенсированного сигнала. Поэтому для измерения мощностей, поступающих в двух направлениях, требуется два отдельных ответ-вителя. На рис. 20-48, б показан двойной направленный ответвитель такого типа. Направленный ответвитель с двумя отверстиями чувствителен к изменениям частоты по той причине, что расстояние между отверстиями должно быть равно четверти длины волны в волноводе. Это можно осуществить только на одной частоте. Такая зависимость от частоты может быть уменьшена путем применения ответвителя с крестообразным волноводным соединением, как показано на рис. 20-48, в. Такой ответвитель состоит из двух прямоугольных волноводов, соединенных по широкой стенке так,



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 [192] 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.0083