![]() |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
|
Примером сложных элементов связи двух прямоугольных волноводов являются крестообразные и «риблетовские» элементы связи. И те и другие можно рассматривать как комбинацию двух простейших элементов связи – продольной и поперечной щелей, расположенных на широкой стенке волновода.
Геометрические размеры продольной и поперечной щелей, как правило, одинаковые. Так как крестообразные и «риблетовские» элементы являются частным случаем связи двух волноводов через продольную и поперечную щели; то рассмотрим сначала связь двух прямоугольных волноводов через эти простейшие элементы связи в самом общем виде. Пусть два параллельных прямоугольных волновода связаны с помощью двух щелей, одна из которых расположена параллельно, другая –перпендикулярно оси волновода. Щели прорезаны в общей широкой стенке волноводов (рис. 10).
Для симметричности сложного элемента связи потребуем, чтобы по крайней мере две оси симметрии продольной и поперечной щелей связи совпадали. Тогда из соотношений (3) с учетом выражений (5) и (9) получим амплитуду волны, возбуждаемой во вспомогательном волноводе сложным элементом связи:
Величины М’1, М’2, P’ e, F’ m 1, F’ m 2 и F' e аналогичны записанным и получаются из них заменой l 1, ω1 на l 2, ω1, х и x 1 – характеризуют положение несовпадающих осей симметрии щелей связи.
«Риблетовский» элемент связи. Для существенного упрощения выражения амплитуды волны, возбуждаемой во вспомогательном волноводе, будем считать геометрические размеры продольной и. поперечной щелей одинаковыми. Полагая, что и х 1→0 (стремление х 1 к
Рис. 11. Нормализованные кривые для «риблетовского» элемента
связи.
нулю означает, что продольная щель расположена близко к узкой стенке волновода), получим выражение для амплитуды волны, возбуждаемой во вспомогательном волноводе «риблетовским» элементом связи:
(17)
откуда переходное ослабление «риблетовского» элемента связи равно:
(18)
Последнее выражение является общепризнанным и, применяется для расчета переходного ослабления «риблетовского» элемента связи [13, 14].
На рис. 11 приведены графики, которые могут быть использованы для приближенных расчетов переходного ослабления «риблетовского» элемента связи в случае волноводного канала сечением 2: 1 [15].
Вообще выражение (18) приближенно, так как в реальных конструкциях продольная щель расположена на некотором расстоянии от узкой стенки волновода. С учетом этого выражение для переходного ослабления «риблетовского» элемента связи примет вид:
(19)
Крестообразный элемент связи. Если в выражении (16) х = х 1, то совокупность продольной и поперечной щелей образует крестообразное отверстие связи, которое возбуждает во вспомогательном волноводе электромагнитную волну с амплитудой, равной:
(20)
где
В случае равенства геометрических размеров продольной и поперечной щелей M1* = M2* и P e *=2P e F e. Но так как С+= –20 lg |А+|, то
Выражение (21) аналогично выражению для переходного ослабления круглого отверстия связи, расположенного на широкой стенке волновода. Поэтому естественно поставить вопрос об оптимальной характеристике переходного ослабления крестообразного отверстия связи в зависимости от его положения относительно оси волновода. Крестообразное отверстие связи отличается от круглого различным соотношением магнитной и электрической поляризуемостей: для крестообразного отверстия связи, как правило, М1*=М2* >> Р е *, для круглого –М1 = М2=2Р е.
Используя условия оптимальности характеристики переходного ослабления (14), получим h опт для крестообразного отверстия связи, которое определяется соотношением вида:
λg1, λg2 – длины волн в волноводе, соответствующие краям заданного диапазона; F m 1, F m 2, F e l, F e 2 – значения коэффициентов затухания F m и F e на краях диапазона, причем
l и ω – соответствующие размеры крестообразного отверстия связи.
Зависимости h опт крестообразного отверстия связи от геометрических размеров отверстия для волноводного канала сечением 2: 1 и каналов близкого сечения, нашедших применение в технике сверхвысоких частот, представлены графически на рис.12.
Диапазон длин волн, в котором характеристика переходного ослабления крестообразного отверстия связи должна быть оптимальна, выбран таким же, как и для круглого отверстия связи, –0,5λкр÷0,8 λкр.
Из графиков, приведенных на рис. 12, видно, что элемент связи, для которого =const, обладает меньшим перепадом (Δh = h опт max – h опт min) в заданном интервале
, чем элемент связи с ω=const.
Сравнивая значения h опт для крестообразного отверстия связи со значениями h опт для круглого отверстия связи (рис. 9), следует отдать предпочтение первому виду связи, для которого h опт слабее зависит от геометрических размеров элемента связи.
Однако в технике сверхвысоких частот направленные ответвители с элементами связи в виде круглых отверстий получили широкое распространение из-за технологичности изготовления области связи.
Как уже отмечалось, при конструировании направленных ответвителей обычно стремятся выбрать такой тип элемента связи и так расположить его, чтобы величина переходного ослабления как можно меньше изменялась в рабочем диапазоне длин волн. Разность максимального и минимального значений переходного ослабления в диапазоне принято называть перепадом переходного ослабления и записывать в виде:
(23)
Рис. 12. Зависимость h опт от геометрических размеров крестообразного отверстия связи:
1 – канал 24×48, ω t /2 =0,5 мм; 2 – канал 24×48, l/ω=0,1, t =1 мм; 3 – канал 15×35 и 4 – канал 12,6×28,5 при ω/ l =0,1; t =1 мм.
Оценим величину перепада переходного ослабления для крестообразного отверстия связи. Очевидно, что свое минимальное значение Cmin переходное ослабление принимает на краях заданного диапазона, если отверстие расположено на расстоянии h опт от оси волновода, и
(24)
Максимального значения переходное ослабление крестообразного элемента связи достигает на длине волны λ g 0, для которой
Величина λ g 0 с достаточной точностью определяется соотношением:
(25)
тогда
(26)
Подставляя значения выражений (24) и (26) в равенство (23), получим:
(27)
или
(28)
где М10*, М20* и P e 0* – величины, определенные раньше в соотношении (20) при длине волны λ g 0,
а М11*, М21*,Р е 1* – те же величины при λ g 1.
Аналогично можно рассчитать перепад переходного ослабления и для круглого отверстия связи, расположенного на широкой стенке волновода.
Дата публикования: 2014-11-18; Прочитано: 733 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!