Исследование волноводных четырехплечих (гибридных) соединений, страница 5

Рис. 10. Щелевой мост.

Общая стенка со щелью совпадает с плоскостью симметрии моста. Щелевой мост имеет четыре входа.

Поясним принцип действия моста с помощью рис. 11. При подаче мощности в плечо 1 по волноводу до сечения I-I движется волна Н₁₀. В сечении I-I возбуждается волна Н₂₀, и на длине l образуется волновод шириной h, в котором распространяются две волны: волна Н₁₀ и волна Н₂₀, которые распространяются с разными фазовыми скоростями в направлении плеч 2 и 3. На рис. 11, а и в показаны структуры векторов  и  в плоскости I-I напротив плеча 1 составляющие векторов волн Н₁₀ и Н₂₀ складываются, а напротив плеча 4 - вычитаются. Поэтому мощность не поступит в плечо 4.

Если рассматривать векторные диаграммы, то видно это сложение и вычитание рис. 11, в.

Рис. 11. Структура полей волн H₁₀ и H₂₀ в начале щели и векторные диаграммы.

При прохождении волн пути l они имеют разное запаздывание по фазе  и , так как имеют разные фазовые скорости

             (11)

Разность фаз составит

                         (12)

Векторная диаграмма, соответствующая этому случаю, показана на рис. 11, г. Из нее видно, что в зависимости от разности фаз Dj в плечи 2 и 3 поступают различные мощности, пропорциональные  и  амплитудам волн, поступающих в плечи 2 и 3.

Фазовый сдвиг между векторами  и  всегда составляет  (90°). Если длину щели выбрать такой, чтобы , то мощность, как следует из векторной диаграммы, будет поровну распределяться между плечами 2 и 3 и не поступать в плечо 4.

Используя выражение, можно получить длину щели, при которой мощность между плечами 2 и 3 делится поровну

                                                    (13)

где   – длины волн в волноводе шириной h между плоскостями I и II.

Основными параметрами щелевого моста, как и других четырехплечих соединений, являются: Развязка плеч 1 и 4; равенство мощностей в плечах, отводящих энергию; и коэффициент стоячей волны в питающем волноводе.

В качестве примера использования щелевого моста рассмотрим опять устройство и работу антенного переключателя «прием-передача» в импульсной РЛС. Для антенного переключателя обычно используется два щелевых моста; схема переключателя показана на рис. 12 и 13. К плечу 1 подключен генератор, к плечу 4 антенна, на выходе первого щелевого моста подключен аналогичный щелевой мост. Между выходом первого моста и входом второго включены разрядники R₁ и R₂. К плечу 2¢ подключен приемник, к плечу 3¢ – согласованная нагрузка.

В режиме передачи мощность от магнетрона подается в плечо 1 первого моста, разделяется между плечами 2 и 3 поровну и попадает на разрядники, которые пробиваются. Когда разрядники пробиты, волноводы оказываются замкнутыми накоротко. На рис. 12, б показаны пути волн от плеча 1 до плеча 4, так волны при поступлении в одно из плеч в двух противоположных от него плечах будут в противофазе, будем считать, что та волна, которая проходит через щель в соседний волновод, изменяет фазу на , а та, которая остается в одном и том же волноводе фазу не изменяет.

Рис. 12. Работа переключателя на антенну.

Волна, поступающая от генератора (рис. 12, б) делится на две, одна из которых (показанная сплошной линией) проходит через щель в другой волновод, изменяя фазу на , затем движется в направлении короткозамкнутого плеча 3, при отражении изменяет фазу на p и поступает в плечо 4. Суммарная фаза .

Вторая часть волны, поступающей от генератора, показанная штриховой линией, поступает в короткозамкнутое плечо 3, при отражении изменяет фазу на p, затем поступит в соседний волновод, изменяя фазу на . Суммарная фаза волны на выходе плеча 4 равна . Поэтому обе волны складываются и поступают в антенну.