Отверстия связи

Как уже отмечалось, переходное ослабление опреде­ленного типа элемента связи двух волноводов зависит от длины волны в волноводе, геометрических размеров и положения этого элемента связи.

Причем необходимо, чтобы переходное ослабление направленного ответвителя оставалось постоянным или как можно меньше отклонялось от некоторого постоян­ного уровня в заданном диапазоне длин волн, что в свою очередь требует постоянства переходного ослабления отдельного элемента связи в том же диапазоне.

С этой точки зрения под оптимальной характеристи­кой переходного ослабления элемента связи (ответвителя) понимают такую характеристику, которая удовлетворяет условию:

где С – заданный уровень переходного ослабления, C_1,2 – значения переходного ослабления элемента связи (ответвителя) на краях заданного диа­пазона, ΔС – допустимая величина отклонения переходно­го ослабления от заданного уровня.

Как правило, величина ΔС находится в пределах 0,1÷1 дб. Принято считать, что С – значение пере­ходного ослабления элемента связи в середине диа­пазона.

Как уже указывалось (стр. 20), при связи двух вол­новодов по широкой стенке характеристика переходного ослабления круглого отверстия связи в зависимости от его положения относительно середины широкой стенки волновода может как иметь, так и не иметь экстремум при изменении длины волны электромагнитных колеба­ний, распространяющихся в волноводах. Рассмотрим из­менения характеристики переходного ослабления круг­лого отверстия от указанных параметров более подробно.

На рис. 8 представлены диапазонные характеристики переходного ослабления круглого отверстия связи, кото­рые отличаются друг от друга различным положением отверстия связи относительно оси волновода. Из графиков следует, что оптимальной характеристикой переход­ного ослабления будет та, для которой выполняются ус­ловия:

(14)

где С₊ = –20 lg|A₊|, λ _{g 1} и λ _{g 2} – длины волн в волно­воде, соответствующие краям заданного диапазона.

При изменении положения отверстия связи относи­тельно оси волновода характеристики переходного ослаб­ления как бы поворачиваются относительно общей точки. Длина волны, при которой переходное ослабление отверстия связи не зависит от его положения

Рис. 8. Изменение переходного ослабления круглого отверстия свя­зи в диапазоне при различном положении отверстия связи отно­сительно оси волновода (r = 4,15 мм, сечение волновода 12,6×28,5 мм).

относительно оси волновода, определяется уравнением:

Очевидно, что при заданных толщине общей стенки двух связанных волноводов и рабочем диапазоне длин волн отверстиям связи с различными радиусами соответ­ствуют свои оптимальные характеристики переходного ослабления, то есть с изменением радиуса отверстия связи

необходимо подбирать его положение относительно оси волновода для того, чтобы характеристика переход­ного ослабления удовлетворяла условиям (14).

На рис. 9 представлены графики, пользуясь которы­ми можно определить величину h _опт по заданному радиу­су отверстия связи для волноводного канала сечением 2:1 и каналов близкого сечения, которые нашли широ­кое распространение в технике сверхвысоких частот. Диапазон длин волн, в котором характеристика переход­ного ослабления круглого отверстия связи должна быть оптимальной, выбран в пределах 0,5λ_кр ÷ 0,8λ_кр.

Необходимо обратить внимание на то, что графики на рис. 8 и рис. 9 показывают поведение величины А₊, которая связана с С₊ из выражения (13).

Кривые, аналогичные приведенным на рис. 9; для лю­бого волноводного канала можно построить, используя соотношение

λ_g1 и λ_g2 – длины волн, соответствующие краям диапазона.

При расчете h _опт необходимо всегда соблюдать неравенство .

Итак, выбирая соответствующим образом положение круглого отверстия связи на широкой стенке волновода (15), можно получить характеристику переходного ослабления с минимальным отклонением от определенного уровня в заданном диапазоне длин волн. Для отверстия связи, расположенного на узкой стенке волновода, во­прос об оптимальности характеристики переходного ослабления, как это видно из выражения (12), решается тривиально, так как эта характеристика единственная, и величина ее отклонения от заданного уровня однозначно определяется изменением длины волны.

Вообще говоря, связь двух волноводных трактов прямоугольного сечения по узкой стенке не имеет суще­ственных преимуществ перед связью по широкой стенке, кроме большей величины максимально допустимой мощ­ности, передаваемой основным трактом направленного ответвителя. Поэтому и в дальнейшем конструкциям направленных ответвителей с элементами связи, распо­ложенными на общей широкой стенке волновода, будет уделено большее внимание, так как основное применение направленные ответвители нашли в измерительной тех­нике малых и средних мощностей.