В теории цепей СВЧ показано, что устройство любой степени сложности может быть образовано из многополюсников не сложнее восьмиполюсников, поэтому знание простых многополюсников является фундаментом успешного анализа и синтеза любых сложных устройств.
Рассмотрим кратко функциональные возможности устройств с любым числом входов. Двухполюсники являются простейшими из многополюсников и их поведение в цепи СВЧ полностью описывается одним комплексным параметром - коэффициентом отражения или сопротивлением нагрузки. В зависимости от требований двухполюсник может поглощать всю подводимую энергию без остатка (согласованная нагрузка), либо отражать её полностью (чисто реактивная нагрузка) или частично (комплексная нагрузка).
Возможности четырехполюсников шире: они могут обеспечивать усиление и ослабление проходящей мощности (усилители и аттенюаторы), трансформацию и согласование сопротивлений , изменение фазового набега внутри устройств (фазовращатели), требуемую зависимость коэффициента передач в полосе частот (частотные фильтры), преобразование типов волн или их фильтрацию, различное ослабление для волн, движущихся в разных направлениях (вентили) и др.
Шестиполюсные устройства, как правило, являются делителями мощности, циркуляторами (обеспечивают направленную передачу энергии между входами) или переключателями.
Из восьмиполюсников в технике СВЧ наибольший интерес представляют устройства направленного распределения энергии (направленные ответвители), которым иногда придают частотную избирательность (направленные фильтры). Эти устройства относятся к классу балансных и обладают свойствами согласования, развязки, отсутствия потерь и взаимности.
Свойство согласования заключается в том, что отражения со стороны любого входа отсутствуют, если остальные нагружены согласованными сопротивлениями. Свойство развязки заключается в попарном отсутствии передачи между входами.
Чаще всего различные устройства СВЧ строятся в виде комбинации отрезков линий передач требуемой длины и волнового сопротивления ( ZВ). Например, простейшим трансформатором сопротивлений является четвертьволновый отрезок ЛП, а согласующим элементом – разомкнутый или короткозамкнутый отрезок ЛП, включенный последовательно или параллельно. Активные элементы :диоды ,транзисторы и другие включаются преимущественно как сосредоточенные. На низких частотах или при интегральной технологии возможно построение устройств в значительной степени или полностью образованных из сосредоточенных элементов.
Даже малый перечень приведенных устройств показывает многообразие их свойств и описывающих их параметров . Причем в разных применениях более удобными при описании могут быть те или другие параметры.
3.Измеряемые параметры
Для описания внешних характеристик линейных многополюсников удобным является матричный аппарат линейной алгебры. В технике СВЧ наиболее употребительна волновая матрица рассеяния [S] ,элементы которой имеют ясный физический смысл и доступны при измерениях.
Матрица рассеяния (МР) является квадратной, число строк и столбцов её равно N. Напомним, что на главной диагонали МР стоят коэффициенты отражения от соответствующих входов (Skk) при остальных нагруженных согласованными нагрузками, а вне главной диагонали находятся коэффициенты передачи (Skn) на k-ый вход с n-ого. Все элементы МР есть комплексные числа (модуль и фаза соответствующего коэффициента ). Для полного описания свойств произвольного многополюсника требуется знание 2N2 параметров, а значит проведение такого же числа измерений.
Наличие у устройства тех или иных физических свойств, часто устанавливаемых внешним осмотром, позволяет получить априорную информацию о матрице рассеяния, уменьшить число неизвестных параметров и сократить число и трудоемкость измерений.
Элементы, предложенные для исследования в работе, обладают свойствами линейности, пассивности и взаимности.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.