Расчет параметров волноводного кольцевого моста, страница 2

3.  Ответвитель на связанных линиях:

а) со слабой связью, -4-я  группа.

б) с сильной связью, -3-я  группа.

Кольцевые направленные ответвители.

Среди печатных кольцевых схем наибольшее распространение на  СВЧ получили кольцо длиной  и кольцо длиной  (‘’кольцо с опрокидыванием фазы’’).

   Кольцо длиной : в кольцевой схеме имеет место режим стоячей волны. Сигнал, подаваемый, например, на вход 1 (рис.3), разделяется, и волны напряжений распространяются по двум путям вдоль кольца. Вследствие определенных   длин кольца эти волны оказываются синфазными в плечах 2 и 3 , где образуется пучность напряжения, и противофазными в плече 4 (узел напряжения).

Рис.3. Гибридное кольцо длиной .

Кольцо длиной : для расширения полосы пропускания рассмотренной выше кольцевой схемы, имеющей длину , можно изменить ее размеры, уменьшив участок  до длины  с одновременным поворотом фазы на этом участке на . Эта схема известна под названием ‘’кольцо с опрокидыванием фазы’’ или кольцо в одну волну (рис.4.).

Рис.4. Кольцо длиной .

Кольцевой мост находит применение в тех же случаях, что и двойной тройник. На рис. 9 показана схема антенного переключателя на кольцевых мостах волноводы l₁ и l₂, соединяющие мосты, должны быть одинаковой длины. Разрядники R₁ и R₂ включены в волноводы на расстояниях четверти и половины длины волны в волноводе, считая от первого кольцевого моста, как показано на рис. 9.

Рис. 9. Схема антенного переключателя на кольцевых мостах.

В режиме передачи, когда разрядники пробиты, мощность от генератора пойдет по одной стороне кольца прямо в антенну, потому что пробитый разрядник R₁ представляет собой короткое замыкание, которое трансформируется в бесконечное сопротивление у кольца и создает короткое замыкание левой вставки кольца у входа питающего волновода. Разрядник R₂ в то же время замыкает накоротко вход плеча 4. Если часть мощности все же просачивается через разрядники в кольцо В, то благодаря равенству длин волноводов между кольцами мощность в приемник не попадет, так как к плечу 3 волны придут в фазе. Мощность поступит в плечо 1 и поглотится поглощающей нагрузкой.

В режиме приема мощность из антенны разделится между плечами 2 и 4, и волны в кольце 2 у плеча 3 будут в противофазе, а следовательно мощность полностью попадет в приемник.

Шлейфные направленные ответвители.

В шлейфном направленном ответвителе элементами связи между двумя линиями передачи служат шлейфы. Длина шлейфов и расстояние между ними берутся равными четверти длины волны, определенной в полосковой линии.

Шлейфный ответвитель относится к устройствам с сильной связью (малым переходным ослаблением - порядка 0-10дБ). Переходное ослабление и параметры согласования определяются соотношением волновых сопротивлений отрезков линий  ответвителя. Направленность и диапазонные характеристики шлейфного ответвителя улучшаются с увеличением количества шлейфов n. Однако при большом числе шлейфов (n>3) увеличивающиеся волновые сопротивления внешних шлейфов не могут быть реализованы в полосковой и микрополосковой конструкции.

В связи с изложенными ограничениями наиболее распространенными в технике СВЧ являются двух- и трехшлейфные направленные ответвители.

Шлейфный ответвитель является полностью симметричным направленным восьмиполюсником.

Разделим  шлейфные ответвители на две группы. К первой группе отнесем  ответвители с нечетным числом (n+1) шлейфов (рис.5.), у которых поперечная ось симметрии проходит через середину центрального шлейфа.

Рис.5. Шлейфный направленный ответвитель с нечетным числом шлейфов.

Ко второй группе ответвителей отнесем  восьмиполюсники с четным числом n шлейфов (рис.6.).

Рис.6. Шлейфный направленный ответвитель с четным числом шлейфов.

  Двухшлейфный ответвитель, являющийся частным случаем ответвителя (рис.6.), у которого выделена четвертая часть восьмиполюсника, состоящая из шлейфа длиной  (разомкнутого или замкнутого на конце) и отрезка однородной линии передачи длиной  (рис.7.).

Рис.7.Двухшлейфный ответвитель.

Трехшлейфный ответвитель с регулируемым коэффициентом деления: он является модификацией трехшлейфного ответвителя, у которого к концам центрального шлейфа подсоединяются два реактивных двухполюсника, разомкнутых на концах, регулирующих коэффициент деления ответвителя (рис.8.).

Рис.8. Трехшлейфный ответвитель

2. Расчет кольцевого волноводного моста.

Кольцевой волноводный мост, как показано на рис.9, состоит из прямоугольного волновода, свернутого в плоскости Е в кольцо, к которому присоединены четыре отрезка прямоугольного волновода. Поперечные размеры волноводов допускают распространение волны типа Н₁₀. Длина средней окружности кольца составляет 1,5 длины волновода. Расстояние между осями каждой пары смежных присоединенных волноводов по средней окружности кольцевого волновода составляет четверть длины волны в волноводе. Также как и в случае двойного тройника, необходимо чтобы к его плечам подсоединялись согласованные нагрузки.

Рис. 9. Кольцевой волноводный мост.