|
| |
|
Слаботочка Книги А /ср=12% соответственно следующие [27]: р=1,26; 1,03; 6 = 0,24 дб; 0,12 дб; Lpa3=19 дб; 37 дб. Метод и результаты расчета параметров широкополосных квадратных мостов с числом шлейфов п4 описаны в [27, 28], аналогичные данные для мостов с одинаковыми шлейфами, которые целесообразно использовать при п>5, приводятся в [8, 28]. Из-за нарушения однородности линий в местах их соединений оптимальные длины отрезков линий в мосте, дающие на практике наилучшие результаты, могут несколько отличаться от Аср/4.   Рис. 5.6. Обычный (а) и свернутый (б) Г-мосты: ; - £-плечо; 2 -Я-плечо; 3, 4 -боковые плечи; 5 - плоскость симметрии; 6 - общая стенка боковых плеч. Т-мосты, ИЛИ двойные тройники (рис. 5.6,а), представляют собой соединение двух простых волноводных тройников {Е- и Я-тройники), содержащее согласующие элементы (штыри, диафрагмы) [1-3, 12, 13]. Последние служат для обеспечения согласования на входах Е- и Я-плечей, при этом одновременно оказываются согласованными также и боковые плечи, а устройство в целом приобретает все мостовые свойства со стороны любого плеча. Г-мост имеет одну плоскость симметрии, проходящую через Е- и Я-плечи, и следующие свойства, обусловленные свойствами Е- и Я-тройников. При подаче мощности в £-плечо она делится поровну между боковыми плечами, при этом фазы колебаний в них (на равных расстояниях от плоскости симметрии) отличаются на 180°, а плечо Я - изолировано. При подаче мощности в Я-плечо она распределяется поровну и синфазно между боковыми плечами, а изолированным является £-пле-40. При подведении мощности к одному из боковых плеч второе из них оказывается изолированным, а распределение мощности происходит между плечами £ и Я. Следует подчеркнуть, что, в отличие от ЩМ и квадратных мостов, перечисленные свойства Г-моста не зависят от частоты и всецело определяются степенью симметрии его конструкции относительно плоскости симметрии. При идеальной симметрии конструкции Г-моста разбаланс амплитуд и фаз в нем отсутствует, а развязка противоположных плеч бесконечна; при отклонении от симметрии из-за неточного изготовления эти параметры приобретают значения, отличные от идеальных: б=;1; АфО, /-раз<св. Однако даже с учетом неточности изготовления на см волнах удается получить во всей полосе частот волновода бёС ±0,2 дб, Jbpaa ЕЯ >30 дб [14]. Приблизительно такие же параметры получаются на мм волнах, но требуемая точность изготовления существенно возрастает [6, 15]. Анализ и свойства Г-моста подробно рассмотрены в [12, 13], а методы согласования его плеч и характеристики конкретных конструкций описаны в [2, 3, 6, 12-15]. В современных СВЧУ РЛС применяют чаще всего не обычный Г-мост, а свернутый (рис. 5.6,6) [3, 16, 17], так как с последним удается создать СВЧУ, приближающиеся по своей компактности и малогабаритности к аналогичным устройствам, использующим ЩМ (см. рис. 2.21). Свернутый Г-мост образуется из обычного путем изгиба волноводов боковых плеч на 90° в плоскости Я-плеча таким образом, что у них появляется общая боковая стенка (возможен изгиб в плоскости Е-плеча [3], но такие мосты используются редко и поэтому здесь не рассматриваются). Свойства и параметры свернутого Г-моста полностью аналогичны обычному (рис. 5.7), т. е. широкополосность и разбаланс моста определяются согласованием плеч и степенью симметрии конструкции относительно плоскости симметрии. Согласование плеч моста часто осуществляют чисто экспериментальными методами, используя известные способы согласования импедансов с помощью штырей, диафрагм, плавных и ступенчатых трансформирующих переходов [1, 3, 8]. Это п обусловило большое разнообразие существующих практических конструкций таких мостов (рис. 5.7) [3, 16, 17]. Метод расчета основных электрических размеров свернутых Г-мостов, порядок их проектирования и экспериментальной отработки, а также экспериментальные результаты по созданию таких мостов в диапазонах волн 7,5 см, 2 см и 1,5 см изложены в [16, 17]. Кольцевые мосты, применяемые на практике, представляют собой волноводное сочленение четырех Е-трой-ников, боковые плечи которых соединены последовательно и образуют замкнутое кольцо в -плоскости (рис. 5.8) [1, 3, 6, 7, 12, 13]. Длина средней окружности волноводного кольца обычно равна ЗАср/2, а расстояние     Рис. 5.7. Устройство, электрические размеры (а) и общий вид (б) одной из конструкций широкополосного свернутого 7-моста 3-е и диапазона (в полосе частот 8,5-9,7 Ггц рн<1,Э)5; р£;1,5; 60,2 дб; /.разЕнЗО дб); некоторые другие конструкции свернутых 7-мостов см и мм волн (в). между волноводами плеч моста (вдоль этой же окружности) одинаково и равно Лср/4, где Лср - длина волны в волноводе на /ср. Поэтому при подаче мощности в любое плечо кольцевого моста, например 1, она будет делиться поровну между двумя ближайшими справа и слева плечами 2 н 4, а противоположное плечо 3 будет изолировано, т. к. в плоскости этого плеча фазы колебаний, приходящих справа и слева, всегда противоположны (разность хода Л/2). Очевидно также, что при подведении мощности к плечу 2 или 3 она будет распределяться Между смежными плечами синфазно, а при ее подаче в плечо / или 4 - противофазно. Таким образом, кольцевой мост по свонм свойствам является эквивалентом Г-моста. Вместе с тем в первом, в отличие от последнего, разбаланс амплитуд и фаз, а также развязка плеч по принципу действия зависят от частоты сигнала (рис. 5.9).    Рис. 5.8. Кольцевой мост: а) форма волноводного сочленения; б) электрические размеры волноводного кольца; в) общий вид практических конструкций см и мм волн. Для обеспечения согласования со стороны всех плеч моста (при согласованных нагрузках, подключенных к ним) волновые сопротивления волноводов плеч должны быть больше волнового сопротивления кольцевого волновода в У 2 раз, следовательно, во столько же раз должны отличаться размеры их узких стенок (рис. 5.8,6) [12, 13]. Согласно расчету, проведенному яа /ср=10 Ггц, для кольцевого моста с сече1шем волноводов плеч 10 X 23 мм [3], при отклонении рабочей частоты от fcp иа 1,7 и 3,4% параметры моста соответствей-но равны: р= 1,075 (при отклонении частоты 3,4%); 1раз = 35,2; 29,3 дб; 6 = 0,025 ; 0,14 дб; Дг1) = 2; 4°. Экспериментальные данные [6, 12] свидетельствуют о том, что с кольцевыми мостами (рис. 5.8) на см н мм волнах в полосе частот Д ср10% можно получить р: 1,2ч-1,4; i,pa:,20 дб н беСО.З дб. Расчет влияния рассогласования нагрузок на этн параметры кольцевого моста для частоты fcp приведен в [18, 28]. 0 О -0,2 -0,4
0,88 0)92 0,96 f,0 04 1,08 <2Щ. Рис. 5.9. Расчетная зависимость разбаланса амплитуд и развя:ки противоположных плеч кольцевого моста от частоты [4]. Из теоретического исследования условий согласования кольцевого моста ![7] вытекает, что оптимальное с точки зрения согласования соотношение размеров узких стенок волноводов плеч и кольца зависит от fcp и в общем случае отличается от "?2; оно может быть определено по графику, приведенному в {7, стр, 274]. Данные об экспериментальной проверке степени улучшения согласог-ания, полученного в результате использования указанного оптимального соотношения, в [7] не сообщаются. Заметим также, что на м.ч волнах размер узкой стенки иолиоводов плеч бывает больше Лср/4, вследствие чего необходимо расстояние между плечами моста (по К0ЛЫ1У) брать равным ЗЛср/4, а общую длину кольца равной 7Лср/2 [3] или 9Лср/2. Последний размер менее желателен, так как увеличивается частотная зависимость параметров моста. Необходимо отметить, что в настоящее время волноводные кольцевые мосты применяют редко (в основном на мм волнах), так как при их использовании невозможно сделать компактное малогабаритное устройство из-за разнонаправленности всех плеч моста. Вместе с тем кольцевые мосты довольно часто используют в СВЧУ на полосковых и микрополосковых линиях передачи [21, 28],  где разнонаправленность плеч несущественно влияет на габариты устройства. Расчет параметров таких мостов дан в [27, 28]. 5.2. Ослабители мощности Ослабители моиности служат для уменьшения (регулирования) уровня проходящей мощности или для ответвления части проходящей мощности в другой канал. К ослабителям мощности относятся аттенюаторы с переменным (регулируемым) и постоянным затуханием и птветвители. По А-А   Рнс. 5.10. Типичная конструкция переменного аттенюатора ножевого типа: /-поглощающая пластина; 2 - иапрапляющая пружина; 5-скобы дли к1)еп-ления пластины к регулировочному вииту; 4, 5 - щель в волноводе. Переменные аттенюаторы являютс5Г весьма распространенными и почти неотъемлемыми элементами СВЧУ приемников. Их применяют для регулировки мощности гетеродина на входах смеоителей, уровня сигнала в смесителе АПЧ (см. рис. В.1), мощности накачки в ППУ. Все аттенюаторы, применяемые для этих целей, являются поглощающими (диссипативными) и имеют согласованные вход и выход. Из всего разнообразия аттенюаторов подобного типа наиболее компактные и малогабаритные СВЧУ удается создать при использовании аттенюаторов так называемого ножевого типа (рис. 5.10, 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 [42] 43 44 45 46 47 48 49 50 51 |