Расчет параметров волноводного кольцевого моста, страница 3

Схема на рис. 9. поясняет принцип действия кольцевого моста. При подаче мощности в плечо 1 в кольце создаются две противофазные волны, распространяющиеся в противоположные стороны. Мощность будет поступать в те плечи, к которым волны подходят в противофазе. В данном случае, когда мощность подается в плечо 1, она разделится поровну между плечами 2 и 4, так как расстояния, проходимые волнами до плеча 2, отличаются на длину волны в волноводе. В плечо 3 мощность не попадает, так как расстояния, проходимые волнами до плеча 3, отличаются на половину длины в волноводе, и обе волны подходят к плечу 3 в фазе. Аналогично можно показать, что мощность поступающая в рассматриваемое плечо, поровну разделится между соседними плечами и не будет поступать в оставшееся.

Если воспользоваться понятием эквивалентной волноводу линией с распределенными параметрами (длинной линией), то полное сопротивление нагрузки плеча 1 определяется сопротивлениями плеч 2 и 4, пересчитанными к плечу 1. При волновом сопротивлением кольцевого волновода Z_CK и волновом сопротивлении волноводов плеч Z_CП и волноводы 2, 3, 4 заканчиваются согласованными нагрузками, то полное сопротивление нагрузки, пересчитанное к плечу 1 будет равно

.

Очевидно, что согласование волновода 1 с кольцом выполняется в том случае, когда

.                                      (10)

Поэтому на практике стремятся волновое сопротивление кольца выбрать в  раз больше волновых сопротивлений подводящих линий. Достигают этого уменьшением размера «b» кольца. Основные параметры кольцевого волноводного моста: развязка питающего и изолированного плеч, определяемая формулой (8), и равенство мощностей в плечах, отводящих энергию (см. формулу 9), то есть те же самые, что и для двойного тройника.

Исходя из заданных значений частоты находим среднюю длину волны:

, где (ГГц).

(мм)

Длина волны для нижней границы диапазона частот мм;

Длина волны для верхней границы диапазона частот мм;

Нижняя и верхняя границы длин волн определяются для проверки условия

,

где - размер широкой стенки плеча  волновода, определяемый по формуле

При подстановке в эту формулу значение  получим значение мм.

Для определения размера стенок волновода воспользуемся таблицей соответствия между размерами волноводов:

Таблица 1.

Волновод
a	b
72.14	34.0
58.927	29.1
47.55	22.15
40.39	20.19
34.85	15.8
28.5	12.6
22.86	10.16
19.05	9.62
15.8	7.9
12.95	6.48
10.67	4.32
8.64	4.32
7.11	3.56
5.69	2.84
4.78	2.39
3.76	1.88
3.10	1.55
2.54	1.27
2.03	1.02

Из таблицы 1 возьмем ближайшее к рассчитанному значение , и по нему определим размер узкой части волновода:

мм

мм

Для прямоугольного волновода основной волной является волна . Для нее длина волны рассчитывается по формуле

Подставляя в формулу ()значения  и ,рассчитанные по формулам () и (), получим значение  мм.

График 1 . График для определения размера  кольца.

Размер кольца  найдем из графика 1.  Для этого определим значение  из соотношения ().

,

где и  определены ранее.

.

Из графика 1 видно, что при  отношение

. ()

Из соотношения () можно выразить искомую величину :

()

Подставляя найденное значение  мм получаем

мм

 можно определить, воспользовавшись формулой () для расчета предельной мощности:

    (),

где P – передаваемая мощность.

Из формулы () выразим :

()

Подставляя в формулу () найденные ранее значения получим

кОм

 связано с  соотношением  ()

     ()

Следовательно, из соотношения  () можно определить.

 мм.

Для расчета радиуса кольца воспользуемся тем, что длина окружности  будет равной

.()

С другой стороны, длину окружности можно вычислить по формуле ().

,  (йцу)

где r-искомый радиус.

Выражая из (йцу) r и подставляя l, рассчитанное по формуле (),

получим  формулу для расчета радиуса кольца :

 ()

Подставляя в формулу (), получим

 .

Заключение

В данной работе были рассчитаны параметры волноводного кольцевого моста.  В расчетах были использованы заданные характеристики, таблица для определения  стандартных размеров волноводов,  график для определения ширины волноводного кольца.

Как видно из описания, приведенного выше,  кольцевые мосты имеют довольно широкий спектр  применений, и используются в тех же устройствах, что и двойные тройники. Примером такого устройства является антенный переключатель на кольцевых мостах.

Список литературы

1. Список литературы:

1.  Ширман Я.Д. «Радиоволноводы и объемные резонаторы»

2.  Справочник по радиоэлектронным устройствам в двух томах, том 2 под. ред. Д. П. Линде

3.  Власов В.И., Берман Я.И. «Проектирование высокочастотных устройств радиолокационных станций»

4.  Жук М.С., Молочков Ю.Б. «Проектирование линзовых, сканирующих, широкодиапазонных антенн и фидерных устройств»