3. Волноводные тройники е- и н-типов

Волноводные трехплечие ДМ (тройники) используются в антенно-волноводных трактах радиолокационных станций, работающих в сантиметровом и миллиметровом диапазонах волн.

Волноводный тройник состоит из трех плеч, представляющих собой отрезки волноводов одинакового поперечного сечения.

В зависимости от плоскости разветвления для прямоугольных волноводов с волной типа Н₁₀ различают Е- и Н-плоскостные волноводные тройники Y- и Т-образной формы.

Е-плоскостной волноводный тройник (рис. 7а) эквивалентен последовательному соединению плеч основного волновода (2, 3) с Е-плечом (1).

Рис. 7

Так как все плечи тройника имеют одинаковые размеры поперечного сечения и, следовательно, их волновые сопротивления одинаковы, то это свидетельствует о рассогласовании плеч в точке разветвления по активному сопротивлению. При этом КБВ во входном Е-плече равен 0,5. Кроме этого, волны, подаваемые в Е-плечо, будут испытывать отражение от противоположной стенки, что эквивалентно рассогласованию по реактивной составляющей сопротивления. Отражение компенсируется реактивными согласующими элементами, расположенными в области возникновения отраженной волны (показано в виде реактивного сопротивления Х на эквивалентной схеме, рис. 7б).

Основные свойства Е-плоскостного тройника

1 Электромагнитная волна, поступающая в Е-плечо (1), делится между плечами 2 и 3 основного волновода в противофазе (см. ориентацию электрических силовых линий на рис. 7в) и поровну, если выходные плечи согласованы с нагрузками.

2 Если электромагнитные волны одинаковой амплитуды, поступающие в плечи 2 и 3 основного волновода, подойдут к Е-плечу в противофазе, то они сложатся и пройдут в него, а если подойдут в фазе, то не пройдут.

Н-плоскостной волноводный тройник (рис. 8а) эквивалентен параллельному соединению плеч основного волновода (2, 3) с Н-плечом (1).

Рис. 8

Волноводы всех плеч имеют одинаковые размеры поперечного сечения. Это приводит к рассогласованию входного плеча, нагрузкой которого являются два выходных волновода с такими же волновыми сопротивлениями, как и входное плечо. КБВ во входном плече равно 0,5, если выходные плечи согласованы с соответствующими нагрузками. Кроме этого, в месте разветвления присутствует рассогласование, как и на любой неоднородности, которое можно отнести к рассогласованию по реактивной составляющей сопротивления. Компенсация реактивного сопротивления осуществляется сосредоточенными согласующими элементами, устанавливаемыми в области возникновения отраженной волны. Компенсирующее реактивное сопротивление Х показано на эквивалентной схеме Н-плоскостного тройника (рис. 8 б).

Основные свойства Н-плоскостного тройника

1 Электромагнитная волна, поступающая в Н-плечо (1), делится между плечами 2 и 3 основного волновода в фазе (см. ориентацию электрических силовых линий на рис. 8в) и поровну, если выходные плечи согласованы с нагрузками.

2 Если электромагнитные волны одинаковой амплитуды, поступающие в плечи 2 и 3 основного волновода, подойдут к Н-плечу в фазе, то они сложатся и пройдут в него, а если подойдут в противофазе, то не пройдут.

Указанные свойства волноводных тройников представляют большой практический интерес и лежат в основе работы двойного волноводного Т-моста.

Сравнивая Е- и Н-плоскостные волноводные тройники, можно отметить, что Н-плоскостной тройник может пропустить большую мощность, а Е-плоскостной является более широкополосным, так как у него меньше меняется реактивность в диапазоне частот. Однако полоса пропускания обоих тройников не превышает 7…10% при КБВ = 0,75…0,8.

Y-образные волноводные разветвления

На практике применяются только Е-плоскостные Y-образные разветвления (рис. 9), так как в Н-плоскостных в месте разветвления могут не выполниться условия распространения волны в волноводе (λ < λ_кр) и, следовательно, в выходные плечи электромагнитные волны могут не пройти или претерпеть сильное ослабление (как в запредельном волноводе).

Y-образные разветвления могут быть с постоянным (рис. 9а) или регулируемым коэффициентом деления (рис. 9б). Деление мощности происходит пропорционально высоте волноводов в разветвлении:

,

где Р₁ – величина мощности электромагнитной волны во входном плече.

Высота волноводов в разветвлении b₁ и b₂ регулируется тонкой подвижной пластиной.

Y-образные волноводные ДМ имеют более широкую полосу пропускания, чем Т-образные.

Рис. 9