Исследование волноводных четырехплечих (гибридных) соединений, страница 6

Рассмотрим волны, отражающиеся от коротко замкнутых плеч 2 и 3 в сторону генератора (рис. 12, в). Волна, обозначенная сплошной линией проходит в соседний волновод изменяет фазу на ; затем двигается в направлении плеча 3 и при отражении изменяет фазу на p. На обратном пути снова переходит в другой волновод изменяя фазу на  и поступает в плечо 1 в направлении к генератору. Суммарный фазовый сдвиг составит . Волна, обозначенная штриховой линией, проходит к короткозамкнутому плечу 3, отражаясь меняет фазу на p, и поступает в плечо 3, двигаясь в направлении генератора. Суммарный фазовый сдвиг равен p. Таким образом волны, распространяющиеся в сторону генератора, складываются в противофазе и компенсируют друг друга.

После рассмотрения можно сделать вывод, что вся мощность поступающая в плечо 1 идет в антенну.

В режиме приема разрядники не срабатывают так как мощность принимаемого сигнала мала. Мощность сигнала от антенны подводится к плечу 4 (рис. &&). Проходя через первый щелевой мост, мощность разделяется поровну между плечами 2 и 3. При переходе в плечо 2 фаза волны изменится . После прохождения разрядника R₁ волна поступает в плечо 1¢ и затем разделяется на две волны, одна из которых поступает в плечо 2¢ не изменяя фазы, другая переходит в соседний волновод и изменив фазу на  поступает в плечо 3. Таким образом, фазовый сдвиг волны в плече 2¢ относительно плеча 4 составляет величину , а в плече 3¢ - .

Волна, прошедшая от антенны в плечо 3, далее поступает через разрядник R₂ в плечо 4¢ второго щелевого моста и далее разделяется на две волны, поступающие в плечи 2¢ и 3¢. Волна поступающая в плечо 2¢ при переходе в соседний волновод изменит фазу на ; на выходе плеча 2¢ волна имеет фазовый сдвиг по отношению к плечу 4 равный . Волна поступающая в плечо 3¢ имеет фазовый сдвиг по отношению к плечу 4, равный 0.

Таким образом, волна поступающая с антенны в плечо 4 первого моста пойдет в плечо 2¢ второго моста, а в плечо 3¢ мощность поступать не будет.

Конструкция антенного переключателя, выполненного на щелевых мостах значительно компактнее, чем конструкции с применением двойных тройников или кольцевых мостов.

2. Измерение параметров гибридных соединений

Существует несколько методов измерения параметров гибридных соединений.

Все гибридные соединения являются восьмиполюсниками. Практически используются два случая их применения. Ответвление части мощности, обычно малой, от мощности проходящей в волноводе. Деление мощности пополам.

Любой восьмиполюсник с точки зрения цепей СВЧ может быть описан матрицей рассеяния, элементы которой имеют физический смысл либо коэффициентов отражения от входов, либо коэффициентов передачи с одного входа на другой.

.

Так как все гибридные соединения являются взаимными, то их элементы , то есть коэффициенты передачи в прямом и обратном направлениях одинаковы. При этом условии матрица принимает вид

.

Учитывая, что в любом гибридном соединении имеются развязанные плечи, у которых , можно матрицу еще упростить. При согласовании по всем входам .

Для направленных ответвителей на рис.   и рис    .  матрицу рассеяния можно записать в виде

.

Если восьмиполюсник реактивный, то из условия того, что поступившая на вход мощность равна сумме мощностей, поступающих на остальные входы, плюс отраженная мощность (баланса мощностей) имеем, рассматривая столбцы матрицы

, то есть  .

Теперь матрица рассеяния для идеального направленного ответвителя запишется в виде, если обозначить

.

Для идеального направленного ответвителя требуется определение  и разностей фаз j₁₂, j₁₃, j₂₄, j₃₄ при выбранных плоскостях отсчета.

Для реального ответвителя, кроме того, необходимо определение коэффициентов отражения от входов S_ii, i = 1, 2, 3, 4 и развязки S₁₄ = S₄₁ и S₂₃ = S₃₂.

Параметры ответвителя легко определить

;

;

, где i = 1, 2, 3, 4.