![]() |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
|
Пусть два волноводных канала соединены двумя одинаковыми волноводными шлейфами по широкой стенке. Тогда такое соединение можно свести к эквивалентной цепи, изображенной на рис. 44.
Полагая, что длина отрезка L мало меняется в рабочей полосе частот, пересчитаем сопротивление на конце длинной линии Z0+Zвх. ш в плоскость первого шлейфа. Полученное после суммирования с Zвх. ш выражение (шлейфы соединены последовательно) позволяет определить переходное ослабление шлейфов:
при (114)
(115)
(при n=1, 2, 3,4,...).
Соотношение (114) соответствует случаю, когда разность хода волн, возбуждаемых во вторичном волноводе, в обратном направлении составляет 180°, и они гасят друг друга.
Соотношение (115) соответствует случаю, когда система не обладает направленными свойствами, то есть система работает как разветвитель сверхвысокочастотной энергии.
Теоретические характеристики двухшлейфового направленного ответвителя, рассчитанные по формуле (114), достаточно хорошо совпадают с практическими. Для определения переходного ослабления ответвителя с n одинаковыми шлейфами, отстоящими на расстоянии друг от друга, может быть использована формула
(при k=1, 2, 3,...).
Ответвители с n одинаковыми шлейфами почти не применяются на практике из-за низкой направленности в диапазоне. Как было показано, для оптимальной интерференционной картины в полосе длин волн амплитуды ответвленных потоков должны распределяться в соответствии с коэффициентами разложения полиномов Чебышева первого рода, то есть размеры шлейфов должны быть распределены. Это существенно усложнит вышеизложенный анализ.
Описанные в литературе методы расчета переходного ослабления совокупности шлейфов, шлейфового ответвителя основываются на предположении, что источники возбуждения вторичного волноводного канала (шлейфы) не оказывают воздействия друг на друга, что является недостатком этих методов.
Указанный недостаток можно до некоторой степени устранить, если при расчете учитывать взаимодействие парных шлейфов, то есть шлейфов равных размеров, которые расположены симметрично относительно середины области связи ответвителя.
Итак, если ответвитель содержит четное число шлейфов, которые, образуют k пар, то сначала рассчитывается переходное ослабление каждой шары шлейфов по формуле (114), затем вычисляется суммарное переходное ослабление ответвителя в предположении независимости пар друг от друга. Если же ответвитель содержит нечетное число шлейфов, то сначала рассчитывается переходное ослабление центрального шлейфа по формуле (111) и переходные ослабления пар по формуле (115), а затем вычисляется суммарное переходное ослабление ответвителя.
Рассчитанные таким образом диапазонные характеристики переходного ослабления шлейфовых ответвителей соответствуют экспериментальным данным.
Определим длину шлейфов ответвителя. Очевидно, оптимальная длина шлейфов должна обеспечивать симметричную форму, характеристики переходного ослабления, так как только в этом случае перепад переходного ослабления минимален. Из формулы (111) видно, что переходное ослабление шлейфа пропорционально в первом приближении действительной части его входного сопротивления, которая и обусловливает куполообразную форму характеристики переходного, ослабления (рис. 42). Поэтому в оптимальном случае характеристика переходного ослабления шлейфа, а следовательно, и шлейфового ответвителя, носит куполообразный характер в полосе длин волн с перепадом ΔС, определяемым заданным диапазоном изменения Δβ l. Этот перепад не может быть полностью устранен, так как он является принципиальным для шлейфового ответвителя, и вытекает из свойств шлейфов, как отрезков линии передачи.
Сравнивая характеристики переходного ослабления для шлейфов с высотой b ш=1 мм и b ш =5 мм, при b0 =15 мм (рис. 43), нетрудно заметить, что характеристика переходного ослабления, симметричная в случае миллиметрового шлейфа, становится асимметричной с ростом высоты шлейфа (длины шлейфов одинаковы, ). Эта несимметричность ярко выражена у пятимиллиметрового шлейфа. Для выяснения причины асимметричности характеристик рассмотрим оптимальный участок характеристики Re
, представленный на рис. 45.
Если пренебречь неоднородностями емкостного характера в плоскостях соединения шлейфа с (передающими трактами, то первый минимум кривой будет в точке
Нарушение симметричности характеристики переходного ослабления шлейфа с увеличением его высоты смещения кривой
влево происходит из-за влияния возрастающих реактивностей соединения j В (рис. 41 б), что подтверждается и формулой (109). Но тогда при том же рабочем диапазоне Δβ l рабочий участок на кривой сместится из оптимального положения в седловине на правую сторону кривой (рис. 45 – пунктирная кривая) с более быстрым изменением
. Так, например, перепад характеристики переходного ослабления шлейфа с b ш =1 мм симметричен и составляет 3,5 дб, тогда как перепад характе ристики переходного ослабления шлейфа
Рис. 45. Участок оптимальной характеристики шлейфа.
с b ш =5 мм уже несимметричен и составляет 6,5 дб.
Из рис. 45 следует, что для возвращения вновь в оптимальный участок работы на кривой путем уменьшения длины шлейфа необходимо сместить рабочий диапазон Δβ l в сторону меньших величин. Таким образом, уменьшение длины шлейфа как бы компенсирует возрастание концевых реактивностей шлейфа. Формула (109) позволяет найти оптимальную длину шлейфа путем приравнивания значений для
в крайних точках диапазона:
(117)
или
(118)
Тригонометрическое уравнение (118), решаемое графически или методом приближений, позволяет определить зависимость оптимальной длины шлейфа от величины неоднородности j В и диапазона длин волн.
В литературе известен и другой метод определения оптимальной длины шлейфа [20]:
(119)
Уравнение (119) решается проще, но дает завышенную поправку на длину шлейфа. Так, например, для пятимиллиметрового шлейфа в диапазоне 5000–7400 мгц при λ g 0/4=17,2 формулы (118) и (119) дают соответственно значения 13,6 и 12,8 мм.
Из соотношений (118) и (119) следует, что шлейфы многошлейфового направленного ответвителя должны отличаться по своей длине друг от друга. Однако для упрощения механической конструкции ответвителя все шлейфы изготовляются одной усредненной длины L, которая определяется соотношением:
(120)
Возможны и другие выборы общей длины шлейфов. Один из них, когда в качестве L забирают оптимальную длину наибольших шлейфов, так как они в основном определяют поведение характеристики переходного ослабления шлейфового ответвителя.
Из рис. 45 можно также качественно определить характер изменения переходного ослаблений шлейфа (и ответвителя в целом) при длине шлейфа, отличающейся от оптимальной. При заданных значениях Уош можно выбрать такой рабочий диапазон Δβ l, при котором рабочий участок на кривой будет целиком размещаться на правом, или левом ее склонах, и переходное ослабление соединения с ростом длины волны будет соответственно возрастать или убывать.
Как правило, скорость изменения переходного ослабления от длины волны в этих случаях возрастает. Например, если шлейфы прорезаны непосредственно в верхней стенке основного волновода, являющейся общей для двух каналов, то длина шлейфов много меньше λg0/4 и рабочий участок лежит на левой ветви кривой . Переходное ослабление в этом случае носит падающий характер с ростом длины волны. Если не нарушается оптимальный порядок распределения амплитуд ответвленных потоков, то направленность ответвителя сохраняет свое высокое значение.
Количественный расчет падающей и возрастающей характеристик ответвителя ведется с помощью формул (110) и (111).
Дата публикования: 2014-11-18; Прочитано: 552 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!