Конструирование направленного ответвителя с одинаковыми отверстиями связи, предназначенного для ответвления части мощности из основного высокочастотного тракта в диапазоне частот от 35 до 37 ГГц, страница 2

Рис.2 Виды связи: а) электрическая связь; б) магнитная связь;

І) основной волновод; ІІ) вспомогательный волновод.

Если рассмотреть более детально процесс возбуждения за счет электрической и магнитной энергии, то можно сделать следующие выводы:

1) Возбуждение за счет электрической связи приводит к появлению во вспомогательном волноводе двух волн, распространяющихся в противоположных направлениях, синфазных меду собой, и волной в основном волноводе;

2) Возбуждение за счет поперечных составляющих магнитного поля приводит к появлению во вспомогательном волноводе двух волн, распространяющихся в разных направлениях, т.е. противофазных;

3) Возбуждение за счет продольной составляющей магнитного поля приводит к появлению во вспомогательном волноводе двух волн, синфазных между собой и противофазных с волной в основном волноводе.

Для пояснения выводов обратимся к рис. 3 и воспользуемся понятием токов смещения, которые опережают вектор Е на 90˚ и вокруг которых замыкаются магнитные силовые линии. Будем считать на всех рисунках, что снизу плоскости находится основной волновод, а вверху – вспомогательный.

Рис. 3 Физические условия возбуждения: а) Возбуждение за счет вектора Еу;  б) Возбуждение за счет вектора Нх;  в) Возбуждение за счет вектора Нz.

Одна из ранних конструкций направленных ответвителей   с круглым отверстием связи посредине широкой стенки.

Характеристики ответвителя: направленность 15дб; переходное ослабление 20 – 50 дб; ширина полосы частот: средняя.

2. Ответвители со взаимно перпендикулярными отверстиями

Другой простейшей конструкцией направленного ответвителя является ответвитель со взаимно перпендикулярными волноводами. В качестве элемента связи в таком ответвителе используются как круглое, так и крестообразное отверстия связи, в общей широкой стенки волновода.

Рис. 4. Направленный ответвитель с крестообразными элементами связи.

Принцип работы ответвителя такой же, как и у ответвителя Бете. Только компенсация волн в одном из направлений достигается смещением отверстия.

Основное достоинство  подобных ответвителей – малые габариты и конструктивная простота. Как показали исследования конструкций направленных ответвителей с крестообразными отверстиями связи, длина половины плеча креста имеет более существенное значение, чем расстояние от середины креста до стенки волновода. Разновидностью описанной конструкции ответвителя  является ответвитель Морено, в котором оси крестообразных отверстий связи повернуты на 45° по отношению к оси основного (вспомогательного) волновода.

Характеристики ответвителя: направленность 15дб; переходное ослабление 15 – 50 дб; ширина полосы частот: средняя.

3.Ответвители с короткой щелью в общей узкой стенке.

В ответвителях подобного типа используется явление интерференции двух волн разных типов.

Рассмотрим работу направленного ответвителя, показанного на рис.5. На вход 1 поступает СВЧ энергия Р1 в виде волны Н10. Волна Н10, поступая в область связи (h*b), возбуждает целый спектр волн. Размер h подбирается так, чтобы в волноводе  h*b существовали два типа волны Н10 и Н20, и мощность делилась между ними поровну.

Рис.5 а). Работа направленного ответвителя.

Рис.5 б). Работа направленного ответвителя.

Если амплитуда поступающей волны Н10 равна Ао, то амплитуды волн Н10 и Н20 в области связи будут равны А(Н10) =А(Н20)=.

Ценное свойство данного ответвителя   является достаточно большая ширина  полосы  частот. Недостатком ответвителя   является его  большие габариты.

Характеристики ответвителя: направленность 15дб; переходное ослабление около 6 дб; ширина полосы частот: средняя.

4. Направленные ответвители с ненаправленными элементами связи.