Список литературы

Малорацкий Л.Г., Явич Л.Р. Проектирование и расчет СВЧ элементов на полосковых линиях. – М.: Сов. Радио, 1972.
Воробцов А.И., Синяков Т.П. Гибридные кольца в полосковых печатных линиях // Вопросы радиоэлектроники. 1962. Т.12. № 6.
Кон С.Б. Класс широкополосных гибридных схем для ТЕМ – мод. Перевод № 15 (37), 1972.
Измеритель КСВ и фазы панорамный Р4-11: Техническое описание.
Тишер Ф. Измерения на сверхвысоких частотах. – М.: Изд-во ФМЛ, 1963.

Лабораторная работа № 4 Исследование направленного ответвителя

Направленный ответвитель (НО) является типичным представителем восьмиполюсника. Он обладает уникальным свойством избирательного выделения волн в линии, распространяющихся в разных направлениях. Широкое применение этих устройств, особенно в измерительной технике СВЧ, сделало его незаменимым элементом.

Конструктивно НО могут быть в полосковом, коаксиальном и волноводном исполнениях. Электрически это могут быть широкополосные и резонансные НО, трехдецибельные и в обычном исполнении, они могут отличаться по форме частотной характеристики и т.д. Все НО имеют два основных параметра: направленность и переходное затухание. Также немаловажными являются частотные свойства НО. Изменение с частотой направленности, переходного затухания и фазового сдвига между сигналами на выходах являются весьма важной характеристикой направленного ответвителя.

Цель работы: Изучение теории и принципа действия направленного ответвителя (НО). Расчет НО. Изучение метода измерения НО. Изучение приборов и техники измерения НО. Исследование образца НО.

Порядок выполнения работы

Данная лабораторная работа предполагает исследование одного из типов НО В частности, необходимо:

изучить теорию направленных ответвителей [1-4];
ознакомиться с объектом исследования, установить тип НО, установить предварительно его особенности и свойства;
произвести расчет НО;
ознакомиться с методами измерения НО, изучить предложенные приборы;
произвести требуемые измерения, результаты представить таблицей и графическими зависимостями;
оформить результаты в виде протокола в рабочей тетради;
сформулировать выводы по работе в целом;
отчитаться за проделанную работу.

Теоретические сведения

Из всего многообразия НО рассмотрим только ответвители на параллельно связанных линиях с волной ТЕМ.

а. односекционный НО

б. трехсекцонный НО

Рис.1

Обычно длина НО близка / 4 в односекционном и 3/4 - в трехсекционном. Каскадное соединение нескольких НО позволяет получить более широкополосное переходное затухание. Регулировкой связи может быть получена форма характеристик от максимально плоской (рис.1а) до имеющей равные пульсации (рис.1 б).

НО могут быть слабосвязанными либо сильносвязанными (так называемые трехдецибельные). НО на связанных линиях с волной ТЕМ теоретически идеально согласованы и имеют бесконечную направленность на всех частотах. Если падающая волна Е поступает в плечо 1 (рис.1 а) четвертьволнового ответвителя, то в плече 2 напряжение вычисляется из соотношения [2] , а напряжение в плече 4 из соотношения , где c – коэффициент связи, равный на средней частоте полосы.

При малых значениях с величина изменяется какsin . Для больших значений с зависимость затухания от частоты представлена на рис.2. Электрическая длина связанных линий связана с геометрической длиной l соотношением , где - длина волны в среде, окружающей связанные линии.

Рис.2

Коэффициент связи по напряжению на средней частоте полосы равен , гдеZ₀_Cи Z₀₀ – сопротивления для четного и нечетного типов колебаний, рассматриваемых ниже.

Для полного согласования ответвителя с нагружающей его линией передачи, имеющей волновое сопротивление Z₀, необходимо, чтобы выполнялось равенство . Сопротивление для четного типа колебанийпредставляет собой волновое сопротивление одной из связанных линий, когда токи в обеих линиях равны и одинаково направлены. Сопротивление для четного типа колебаний- волновое сопротивление одной из связанных линий, когда токи в обеих линиях равны, но противоположны по направлению.

Физические размеры полосковых конфигураций, необходимые для получения требуемых сопротивлений для четного и нечетноготипа колебаний могут быть вычислены в соответствии с[1]. Более подробные сведения о НО, в частности, многосекционных, могут быть получены из [1, 2].