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

что угол между продольными осями равен прямому.

В области связи эти волноводы имеют общую стенку Устройство связи состоит из двух одинаковых пар скрещенных вырезов, как показано на рис. 20-48, в. При попадании поля в плечо / волна направляется во второе плечо в направлении плеча 3. В плечо 4 ответвляется очень малое количество энергии. Основным достоинством такого типа ответвителя является то, что как коэффициент связи, так и направленность совершенно не зависят от частоты. Полуэмпирическая расчетная формула,

р - с.

Все линейные размеры берутся в одинаковых единицах. С направленными ответвителями с крестообразным волноводным соединением можно получить направленность порядка 20 дб.

В тех случаях, когда требуются большие величины коэффициента связи и высокая степень разделения сигналов в противоположных направлениях, может применяться направленный ответвитель с длинной прорезью, показанный на рис. 20-48, г.

В тех случаях, когда требуются высокая направленность и большая диапазонность, применяется направленный ответвитель со многими

Y<w

Поглощающая

Прорек нагрузка

ООО ООО о

Рис. 20-48. Направленные ответвители. а - основной тип ответвителя с двумя отверстиями; б - двойной ответвитель с двумя отверстиями; в - направленный ответвитель на пересекающихся волноводах, г - ответвитель с удлиненной прорезью; д - ответвитель со многими отверстиями.

которая справедлива для коэффициента связи вплоть до - 20 дб, равна:

9a2[ln(4l/W7)-I]2 л

x[(4Wll,W-iFsin7 (2°-130)

где t - толщина стенки в области связи, К = 1,275 для коэффициентов связи от -20 до -30 дб и уменьшается до величины, равной 1,0 для величин коэффициента связи от -50 до -60 дб;

L - половина длины выреза связи; а - размер широкой стенки волновода, b - размер узкой стенки волновода, W - половина ширины выреза связи; - частота, Ггц; D/2 - продольное расстояние между двумя вырезами; А.в - длина волны в волноводе.

отверстиями связи, показанный на рис. 20-48, д. Размеры отверстий уменьшаются симметрично от центра в соответствии со значениями биноминальных коэффициентов. Направленность 40 дб может быть получена с ответвителем такого типа с четырьмя отверстиями, причем площади отверстий относятся друг к другу, как 1:3:3:1.

Гибридные соединения (((магическое» Т). Гибридное соединение прямоугольных волноводов («магическое» Т) показано на рис. 20-49. Сигнал, подаваемый в плечо Я, будет делиться между боковыми плечами. В плечо Е сигнал ответвляться не будет. В боковых ответвлениях сигналы будут в фазе в точках, расположенных на одинаковых расстояниях от плеча Я. Если сигнал подается в плечо Е, то он будет делиться между боковыми ответвлениями и не будет попадать в плечо Я. Сигналы в боковых ответвлениях в этом случае будут в противофазе в точках, расположенных на равных расстояниях от плеча Е. Сигналы, подаваемые одновременно в оба плеча £ и Я,



будут складываться в одном боковом плече и вычитаться в другом боковом плече. Подобным же образом сигналы, подаваемые в фазе в каждое из боковых плеч, не будут ответвляться в другое боковое плечо, а будут складываться в плече Н и вычитаться в плече Е. Предыдущие утверждения справедливы только для случая хорошего согласования в соединении и при отсутствии отражений от нагрузок в каждом


целому числу длин волн. Могут быть также сконструированы и коаксиальные гибридные кольца.

Другой разновидностью гибридного соединения, которое находит широкое применение, является гибридное соединение с «коротким вырезом» \ показанное на рис. 20-51. Иногда говорят о таком соединении, как о «3-56 ответ-

Р/2 P,/z

г/ V

Рис. 20-49. «Магическое» Т на прямоугольных волноводах.


Рис. 20-51. Гибридное соединение с укороченными вырезами.

из плеч. В тех случаях, когда в устройстве имеются отражения, степень развязки между сопряженными плечами уменьшается. Для согласования плеч £ и Я в соединении необходимо применять согласующие устройства. Однако оии уменьшают максимальную допустимую мощность «магического» Т. Эти согласующие устройства чувствительны к изменению частоты.

Гибридные кольца. Гибридное кольцо показано на рис. 20-50. Свойства гибридного кольца подобны свойствам «магического» Т. В этом случае плечи Л и С, а также плечи В и О являются сопряженными. Боковые ответвления могут быть или последовательными, или параллельными элементами.


Рис. 20-50. Последовательное гибридное кольцо.

В общем случае гибридное кольцо будет иметь большую допустимую мощность, чем магическое Т, так как в волноводе отсутствуют согласующие элементы. Теоретически оптимальные результаты при последовательных ответвлениях могут быть получены, если боковые волноводы будут иметь большее волновое сопротивление, чем у кольцевого волновода, в отношении У~2. Для параллельных плеч отношение волновых сопротивлений должно быть обратным указанному для первого случая. Могут быть разработаны и другие разновидности гибридных колец. Если действительные расстояния между ответвителями должны быть увеличены, то это можно осуществить путем введения отрезков волновода длиной, кратной

вителе», так как мощность, попадающая в плечо /, делится поровну между плечами 2 и 4. Любой сигнал, пересекающий соединение волноводов, сдвигается по фазе на 90й, так что сигналы на выходе плеч 2 и 4 будут иметь разность фаз, равную 90°. Гибридное соединение этого типа прн работе в полосе частот 8 500-9 500 Мгц обеспечивает деление мощности на равные части в пределах ±0,25 дб. Развязка сигналов может быть больше 30 дб. Коэффициент стоячей волны имеет величину меньше 1,07.

20-6е. Волноводные ослабители и поглощающие нагрузки. Волноводные ослабители и поглощающие нагрузки используют такие же материалы, которые были рассмотрены в § 20-4д для коаксиальных ослабителей. Однако метод их использования несколько отличается, как это показано на рис. 20-52. Переменные ослабители (рис. 20-52, aw б) имеют подвижный поглощающий элйиент. Затухание увеличивается, когда такой элемент попадает в область максимума электрического поля (среднее сечение волновода на рис. 20-52, а) или когда увеличивается погружение элемента в волновод (рис. 20-52, б).

Поглощающий элемент обычно имеет вид пластины с одним скосом, как показано на рис. 20-52,3 для постоянного ослабителя, или с двумя скосами (рис. 20-52, е). Поглощение таких .пластин определяется формулой (20-131) для волноводов с сечением 2,5 X 1,25 см и толщиной стенки 1,25 мм для длины волны 3,3 см. Для длины волны 10 см и волновода сечением 7,5 X 3,75 см при толщине стенки 2 мм затухание определяется формулой (20-132):

а3>3= 6,28 - 0,6 • 9,29- [дб/см]; (20-131) «ю,о = 2 - 0,152 • 9,29 [дб/см], (20-132)

где Q - сопротивление на 1 ж2 материала.

Henry J. Riblett, The short slot hybrid junction, Proc. IRE, Feb. 1952, vol. 40, № 2, p. 180 - 184.



Эти формулы применимы для волны типа ТЕ,о с максимумом электрического поля в среднем сечении волновода. Ослабители для волны типа ТЕ20 должны иметь две поглощающие пластины, расположенные в двух максимумах электрического поля.

Раздвоенная линия и поглощающая нагрузка разделяют приходящую волну на две. Часть волны, которая попадает в верхний волновод

на излучение, трудностей настройки или недостаточного качества. Объемные резонаторы обычно не имеют этих недостатков. Резонаторы часто применяют совместно с другими элементами, такими, например, как электронные лампы, линии передачи. Окончательные свойства объемного резонатора можно оценить только при исследовании их совместно с другим»! элементами, подключенными к резонатору.


д) ej

Рис. 20-52. Волноводные ослабители и поглощающие нагрузки. а - параллельная полоска; б - поглощающий плунжер; в - раздвоенная линия; г - поглощающая нагрузка; d - вставка с одиночным скосом; е - вставка с двойным скосом.

с поглощающей нагрузкой, поглощается этой нагрузкой. Оставшаяся часть волны поступает в нижний волновод.

Другой разновидностью является нагрузка в виде волновода с поглощающими стенками. В такой нагрузке в качестве материала для стенок волновода применяются материалы с большими потерями. В этом случае не тре-

буется нагрузка показано на рис

клинообразной 20-52, г.

формы, как


Рис. 20-53. Простейшие типы обьемных резонаторов. - прямоугольный; б - цилиндрический; в - коаксиальный

20-7. САНТИМЕТРОВЫЕ ОБЪЕМНЫЕ РЕЗОНАТОРЫ И ФИЛЬТРЫ

Объемные резонаторы - это такие устройства, размеры которых одного порядка с длиной волны возбуждающего генератора. Основное применение они находят поэтому на таких частотах, где их размеры приемлемы и удобны при конструировании аппаратуры.

Объемные резонаторы являются устройствами, которые могут обеспечить выделение сигнала, измерение частоты и т. п. Они могут применяться в таких устройствах, где требуется наличие резонансных элементов.

Такие резонансные устройства, как настроенные линии передачи и волноводные диафрагмы, были рассмотрены в предыдущих разделах. На практике в ряде случаев они не являются достаточно хорошими резонаторами из-за потерь

20-7а. Сантиметровые объемные резонаторы. Внутренняя полость объемного резонатора в общем случае имеет достаточно простую геометрическую форму. Размеры такой внутренней полости сравнимы с резонансной длиной волны. Внутри резонатора возбуждаются колебания того или иного типа.

Резонансная длина волны. Если измерить в большом диапазоне частот полное сопротивление двухполюсника, состоящего только из реактивных элементов, то можно установить, что со-гротивление изменяется от некоторого максимального до некоторого минимального значения. Это справедливо также и для объемных резонаторов. Значения резонансных длин волн как функции формы резонатора и типа колеба ний даны в виде формул (20-133) ч (20-134) для обычно применяемых разновидностей резонаторов, которые показаны на рис. 20-53. Для прямоугольного объемного при колебаниях типа ТЕ1тп или

резонатора ™/тл имеем:

-, (20-133)

Y(HaY + (mlbf + {nlcf

где Ар - резонансная длина волны;

I, т, п - число полупериодов изменений электрического поля в направлениях размеров а, Ь и с соответственно (изменение электрического поля может быть равным нулю только вдоль какой-либо одной стенки).

Для цилиндрических объемных резонаторов с колебаниями типов ТЕ или ТМ имеем:

1 (20-134)

где размеры а и D показаны на рис. 20-53, а К берется из табл. 20-1 для соответствующего



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



0.0065