Направленный ответвитель на п-волноводе
|
Скачать 283.92 Kb.
|
| Hz. Два таких отверстия, расположенных на расстоянии /4 друг от друга, образуют направленный ответвитель (рисунок 8). – длина волны в волноводе. Синфазное возбуждение. Каждое отверстие связи возбуждает во вспомогательном волноводе пару волн с амплитудой A, причем возбуждённая волна находится в фазе с возбуждаемой каждым элементом связи. Подобное возбуждение вспомогательного волновода называется синфазным. Волна возбуждённая отверстием 1 во вспомогательном волноводе, отстает по фазе на /2, а волна возбуждённая отверстием 2, имеет равное отставание в основном волноводе, поэтому общая волна во вспомогательном волноводе с правой стороны (рисунок 8)  . (7)Волна слева  , (8)так как запаздывание по фазе приобретает только волна, возбуждаемая отверстием 2, которая отстает по фазе на /2 в основном и во вспомогательном волноводах. Зависимость направленности ответвителя с двумя отверстиями связи при синфазном возбуждении от длины волны представлена на рисунке 9.  Рисунок 9 – Зависимость направленности ответвителя с двумя отверстиями связи от длины волны Направленность ответвителя теоретически равна бесконечности на длине волны, для которой расстояние между отверстиями равно 0/4. Если 0 – расчетная длина волны, то при длине волны волна слева не равно нулю и определяется выражением:  , (9)где  – амплитуда суммарной волны слева; ,откуда направленность ответвителя  . (10)Из рисунка 9 видно, что при отклонении на 10% величина направленности равна всего 16дБ. Согласно формуле (10), на расчётной длине волны должна получаться бесконечная направленность, которая в действительных конструкциях не имеет места из-за наличия отражений, неточности изготовления и взаимодействия элементов связи. Формула (10) достаточно точно определяет направленность ответвителя только при значительном отклонении длины волны от расчётной, когда направленность ответвителя определяется, в основном, расположением элементов связи. Описанный выше НО с двумя отверстиями связи обладает следующими недостатками: большим переходным ослаблением и значительной зависимостью переходного ослабления от длины волны. Противофазное возбуждение. Рассмотрим случай противофазного возбуждения, когда один элемент связи возбуждает во вспомогательном волноводе волну в фазе, а соседний с ним элемент связи – в противофазе. Принципиальная схема ответвителя с противофазным возбуждением представлена на рисунке 10.  Рисунок 10 – Принципиальная схема противофазного НО Очевидно, что во вспомогательном волноводе, независимо от расстояния между отверстиями связи l, будет отсутствовать волна справа, тогда как волна слева зависит от расстояния l и определяется выражением  . (11)Значение слагаемого  в формуле (11) может меняться от минус l до плюс l, при этом модуль B изменяется соответственно от 0 до 2A.Таким образом, системе с противофазным возбуждением присуща широкополосная направленность, поскольку уничтожение волн в одном направлении не определяется расстоянием между отверстиями связи. Основная волна, возбуждаемая во вторичном волноводе, распространяется в обратном направлении по сравнению с первичным волноводом и зависит от изменения расстояния между элементами связи, но значительно слабее, чем уничтожаемая волна в синфазном ответвителе l=/4. Зависимость переходного ослабления от длины волны можно уменьшить, скомпенсировав её обратной зависимостью элементов связи. На рисунке 11 показан один из вариантов противофазного направленного ответвителя.  Рисунок 11 – противофазный НО Узкая сторона вспомогательного волновода расположена по середине широкой стороны основного волновода, в которой на одинаковом расстоянии от центральной линии прорезаны два отверстия связи, отстоящие друг от друга на l=/4. Связь основного и вспомогательного волноводов в этом случае осуществляется только за счет тангенциальной составляющей магнитного поля, так как электрическое поле, нормальное к отверстиям связи, отсутствует во вспомогательном волноводе. В основном волноводе имеются две компоненты магнитного поля Hx и Hz, во вспомогательном волноводе существует только одна компонента Hz. Поскольку компонента Hz меняет знак при переходе через x=a/2, то поля, возбуждаемые отверстиями связи, будут в противофазе. С целью уменьшения зависимости ослабления от длины волны в волноводе, отверстия связи в практических конструкциях противофазного ответвителя выполняют в виде щелей. 6 НАПРАВЛЕННЫЕ ОТВЕТВИТЕЛИ С ОДИНАКОВЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ СВЯЗИ НО с двумя ненаправленными элементами связи узкополосен, так как волны во вспомогательном канале складываются при определенной частоте, для которой l = /4. Для расширения полосы в которой НО обеспечивает требуемые характеристики, используется связь через n 2 отверстий, расположенных на расстоянии l = /4, где берется в середине диапазона. Пусть НО представляет собой систему элементов связи с равными геометрическими размерами, разнесённых на некоторое расстояние друг от друга. На рисунке 12 схематически изображён трёхэлементный НО у которого расстояние между элементами связи l произвольно.  Рисунок 12 – НО с одинаковыми элементами связи При рассмотрении параметров НО используем следующие предположения: фазовые скорости распространения волны в основном и вспомогательном волноводах равны между собой, размеры отверстий малы по сравнению с длиной волны. В  о вспомогательном волноводе справедливы соотношения для суммарных волн, распространяющихся в прямом и обратном направлении, соответственно:(12) где A – амплитуда волны, возбуждаемой одиночным отверстием связи. Условие идеальной направленности B = 0 выполняется при l=/6. Выражения (12) для ответвителя с n отверстиями связи имеют вид:  , (13)На основании (13) направленность ответвителя равна  (14)и переходное ослабление C при единичной амплитуде волны в основном волноводе (A0=1) равно C=20 lg nA . (15) Очевидно, направленность ответвителя будет идеальной только тогда, когда  (16)В данном случае, при m=l, расстояние между соседними элементами связи l=/2 . Если в выражении для направленности ответвителя перейти к пределу при n и l, то можно получить выражение направленности ответвителя, имеющего в качестве элемента связи длинную щель:  , (17)где L – длина щели. 7 ЩЕЛЕВЫЕ НАПРАВЛЕННЫЕ ОТВЕТВИТЕЛИ Щелевой НО можно представить в виде симметричного относительно горизонтальной плоскости dd восьмиполюсника (рисунок 13,а).  а – щелевой НО; б – эпюры напряженности электрических полей в плече 1 и в области связи Рисунок 13 – К рассмотрению щелевого НО методом связанных волн Таким образом, в рамках этого представления можно считать, что в области связи согласованного щелевого НО рассматриваются две волны: синфазная и противофазная (при этом полагают, что мощность колебаний распределяется между ними поровну). В результате интерференции этих волн происходит перераспределение СВЧ энергии между каналами 3 и 4. В таком согласованном щелевом НО сигнал в плече 2 будет отсутствовать, а напряжения в плечах 3 и 4 сдвинуться по фазе на /2. Его анализ проводят, используя суперпозицию параметров четырехполюсников двух типов, один из которых соответствует режиму синфазного возбуждения восьмиполюсника (в плоскости симметрии токи равны нулю, четырехполюсник образуется рассечением восьмиполюсника плоскостью из идеального магнетика), другой – режиму противофазного возбуждения (в плоскости симметрии напряжения равны нулю, четырехполюсник образуется аналогичным рассечением восьмиполюсника плоскостью из идеального проводника) (рисунок 13,б). В рабочем диапазоне стандартного прямоугольного волновода  2a в области связи могут распространяться три волны – H10 (критическая длина волны c = 4a), H20 (c = 2a), H30 (c = 4/3a). Работа щелевого моста обусловлена интерференцией только двух низших волн области связи. Поэтому его рабочий диапазон 4/3a 2a уже рабочего диапазона волновода. Для увеличения широкополосности область связи сужают. В этом случае частотная зависимость переходного ослабления согласованного НО определяется выражением  , (18) где   ;– волновое число свободного пространства; k1, k2 – собственные числа соответственно синфазной и противофазной волн в области связи щелевого НО; L – длина области связи. Из формулы (18) следует, что переходное ослабление в диапазоне длин волн при фиксированной длине щели будет плавно изменяться. Условие деление мощности пополам между каналами 3 и 4 имеет вид: L=(2n-1)/2 , n=1,2,3… (19) Нижняя граница НО определяется нижней частотой работы волновода. Так как появление в области связи третьей волны H30 приводит к появлению интерференции трех волн, это приводит к существенному ухудшению характеристик. Поэтому верхняя граница рабочей полосы определяется критической частотой волны H30 в области связи. 8 ИЗУЧАЕМЫЙ НАПРАВЛЕННЫЙ ОТВЕТВИТЕЛЬ НА П-ВОЛНОВОДЕ В последнее время значительно расширилась область применения волноводов со сложной формой поперечного сечения. Это вызвано тем, что использование волноводов сложной формы при конструировании СВЧ устройств позволяет удовлетворить возросшие требования, предъявляемые к современной СВЧ аппаратуре: увеличение широкополосности, уменьшение массы и габаритов, передача больших мощностей. В связи с этим возникает необходимость в изучении элементов и узлов, построенных на этих волноводах: коаксиально-волноводных переходов, фильтров, направленных ответвителей, фазовращателей и т.п. В частности необходимо изучить такой класс устройств, часто применяемый в широкополосной СВЧ аппаратуре, как щелевые направленные ответвители (НО) на П-волноводах. Щелевые НО на П-волноводах со связью по широкой стенке характеризуются сложностью структуры в области связи. Изучаемый щелевой НО, устройство которого показано на рисунке 14, состоит из двух П-волноводов, наложенных друг на друга по широкой стенке, в которой прорезаны две щели связи шириной a и длиной L. Аналогичный щелевой НО на прямоугольных волноводах описан в работах [6,7,8].  Рисунок 14 – НО на П-волноводе со связью в виде двух щелей по широкой стенке Щели в области связи в рамках метода частичных областей с особенностью на ребре (рисунок 15) можно рассматривать как комбинацию электрической и магнитной стенок, а область связи – как коаксиальную линию, центральным проводником которой является часть общей стенки между прорезанными щелями. Первая распространяющаяся волна в области связи представляет собой чисто поперечную Т-волну. Вторая волна – волна типа H10 в П-волноводе. Третья волна – волна типа H11.  Рисунок 15 – Поперечное сечение НО на П-волноводах со связью в виде двух щелей по широкой стенке 9 МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ МЕТОД РЕФЛЕКТОМЕТРА Этот метод основывается на определении падающих и отражённых волн в стандартной линии, подключённой к испытуемому устройству, и вычислении коэффициента отражения в соответствии с определением  , (20)Первые средства измерений, работающие по этому методу, получили название рефлектометров. Основным элементом рефлектометра является устройство для выделения падающих и отражённых волн в линии – направленный ответвитель. Он состоит из двух отрезков линий передач, связанных между собой. Принцип действия направленного ответвителя, входящего в состав рефлектометра, рассмотрим на примере волноводного устройства с двумя элементами связи (рисунок 16). Вых. 2 Вых. 1  Рисунок 16 - Принцип работы волноводного направленного ответвителя Волновод, через который проходит сигнал от генератора Г к нагрузке Н, принято называть основным каналом направленного ответвителя (ОК). Волновод, связанный с основным, называют вспомогательным каналом (ВК). Волноводы расположены параллельно друг другу и имеют общую широкую стенку. В общей стенке выполнены два отверстия (либо поперечные щели) на расстоянии четверти длины волны в волноводе одно от другого. Волна Р бегущая в основном канале от генератора к нагрузке, возбуждает во вспомогательном канале волны, распространяющиеся в обе стороны от каждого из отверстий. При сложении этих волн происходит следующее. Волны, бегущие от отверстий в том же направлении, что и в основном канале, имеют одинаковые фазы, и, складываясь, дают волну мощностью |
Похожие:
 |
Инженер Виктор Моргалюк. Россия, Хакасия. Mail rlc3@yandex ru Стоячая волна в волноводе (далее – св) – физическое явление, при котором встречные когерентные бегущие волны давления образуют неподвижную... |
 |
Котировочная заявка Изучив направленный Вами запрос котировки цены, мы, нижеподписавшиеся, предлагаем осуществить поставку следующей продукции (товаров,... |
|
Н. П. Гринько Уважаемая Наталья Петровна! Изучив направленный Вами запрос котировки цены, мы, нижеподписавшиеся, предлагаем осуществлять услуги по аварийному ремонту технологического... |
|
Пробиосан инструкция по применению пробиосан Пробиосан – природный биогенный комплекс на основе микросфер биоконцентратов растений, нативных масел и натуральных компонентов,... |
|
Бизнес-план в системе планирования предприятия автосервиса Кузовное, малярное отделения Автосервис это вид человеческой деятельности, направленный на удовлетворение потребностей потребителя (автовладельца) посредством... |
|
Методическая разработка «Деловые игры для педагогов». Дуркина М.... На современном этапе в основе работы каждого педагога лежит принцип деятельностного подхода. Деятельностный подход – это процесс... |
|
Расшифровка подписи, должность Место для печати государственный контракт... Изучив направленный Вами запрос котировки цен, мы, нижеподписавшиеся, предлагаем выполнить: поставку оригинальных картриджей и расходных... |
|
Руководство пользователя Программная система Domino wp Щелчком по заголовку столбца в табличной части можно включить сортировку: по возрастанию (в заголовке столбца появляется символ треугольник... |
|
Гоу спо «Увинский профессиональный колледж» «Воспитание лидера через... Система профессионального образования сегодня рассматривается как важнейший институт социализации личности, где обучение и воспитание... |
|
Инструкция для сотрудников доу о порядке действий при осуществлении... Доу является информатизация образовательного процесса, которая рассматривается как процесс, направленный на повышение эффективности... |
|
Лабораторная работа «Пробоподготовка и анализ вещественных доказательств отравления» Семинар «Методология проведения химико-токсикологического анализа (хта). Направленный и ненаправленный хта. Вещественные доказательства.... |
|
«Практика проведения контрольных обмеров, выполненных строительно-монтажных... В настоящее время в числе основных задач ксп московской области и ксо муниципальных образований являются аудит эффективности использования... |
|
Основным объектом, содержательной и критериальной базой итоговой оценки подготовки выпускников Ооп ООО (далее — система оценки) представляет собой один из инструментов реализации требований Федерального компонента государственного... |
|
Учебно-методическое пособие региональное сотрудничество в области прав человека специалист Региональное сотрудничество в области прав человека – это первый специализированный курс, направленный на формирование у студентов... |