Направленные ответвители с одинаковыми элементами связи

Рассмотрим случай, когда направленный ответвитель представляет собой систему элементов связи с равными геометрическими размерами, разнесенных на некоторое расстояние друг от друга. На рис. 22 схематически изображен трехэлемент­ный направленный ответ­витель, у которого рассто­яние между элементами связи l произвольно.

Расчет параметров направленного ответвителя проведем при следующих предположениях: фазовые скорости распространения в основном и вспомогатель­ном волноводах равны между собой, размеры отверстий связи малы по сравнению с длиной волны.

Тогда для вспомогательного волновода справедливы соотношения:

где А – амплитуда волны, возбуждаемой одиночным отверстием связи.

Условие идеальной направленности В_Σ=0 выполняется при

Продолжая аналогию, можно записать выражения для ответвителя с n отверстиями связи:

(45)

На основании выражений (45) направленность ответвителя

(46)

и переходное ослабление С при единичной амплитуд электромагнитной волны в основном волноводе равно 20lg n А.

Очевидно, направленность ответвителя будет идеальной только тогда, когда , то есть

В данном случае, при m =1, расстояние между соседними элементами связи

Если в выражении (46) перейти к пределу при n →∞ и l →0, то можно получить выражение направленности ответвителя, имеющего в качестве элемента связи длинную щель:

(47)

где L — длина щели.

Для наглядности сравним два ответвителя с одинако­вым числом элементов связи n, один из которых имеет другой .

При изменении рабочей длины волны на ±Δλ_g электрические длины меж­ду отверстиями связи из­менятся и примут, соот­ветственно, значения

Тогда направленности ответвителей запишутся в виде:

На рис. 23 приведены качественные

зависимости направленностей ответвителей N₀₁ и N₀₂ от изменения

длины волны. Из рисунка видно, что ответвитель c l =λ_g/4 более широкополосен, но размеры его области связи больше в n/2 раз. Следовательно, в тех случаях, где до­пустимо некоторое уменьшение широкополосности в пользу малых габаритов конструкции, выгоднее приме­нять ответвители с расстоянием между отверстиями связи не равными λ_g/4.