2.2. Квадратурный (шлейфный) мост

[Введите цитату из документа или краткое описание интересного события. Надпись можно поместить в любое место документа. Для изменения форматирования надписи, содержащей броские цитаты, используйте вкладку "Работа с надписями".]

К

Рис. 2.2

вадратурный делитель мощности ̶̶ это устройство с четырьмя портами (восьмиполюсник), предназначенное для получения двух сигналов половинной (по сравнению с входной) мощности, сдвинутых по фазе друг относительно друга на . Порты соединяются отрезками ЛП так, чтобы обеспечить заданный алгоритм функционирования устройства. Структура устройства изображена на рис. 2.2. Так как это МУ представляет собой восьмиполюсник, то матрица рассеяния его имеет следующий вид: . Структура имеет две плоскости симметрии –

горизонтальную и вертикальную и поэтому должны выполняться условия:

На основе свойства унитарности матрицы рассеяния структуры без потерь можно получить систему уравнений относительно коэффициентов . Однако для упрощения сразу наложим условия на свойства МУ, потребовав, чтобы все порты были согласованы и волны выходили только из портов, лежащих на стороне, противоположной той, на которой находится возбуждающий порт. В этом случае коэффициенты и обращаются в ноль, и ранее упомянутые уравнения принимают вид: .

М

Рис. 2.3

ожно показать, что последнее уравнение сводится к уравнению . Принимая во внимание, что мощности в выходных портах должны быть равны половине мощности возбуждения, . Пусть сигнал на верхнем выходном порту равен , а на нижнем выходном порту ‒ . Здесь и – вещественные числа. Очевидно, что вышеприведенное уравнение удовлетворяется, так как оба его слагаемых по отдельности равны нулю. Таким образом, матрица рассеяния шлейфного МУ имеет вид: . Для определения волновых сопротивлений отрезков линий передачи закоротим порт 4, пользуясь тем, что сигнал на этом порту равен нулю. Так как условия, накладываемые на сигналы в выходных портах, требуют, чтобы все отрезки имели длину , то, принимая во внимание, что закороченная линия такой длины имеет бесконечно большое входное сопротивление, эквивалентная структура будет иметь вид, показанный на рис. 2.3. Предположим, что сопротивления нагрузок портов 2 и 3 равны и волновое сопротивление линии TL2 также . Для того чтобы входной порт 1 был согласован с волновым сопротивлением питающей линии, равным , необходимо, чтобы волновое сопротивление четвертьволнового отрезка TL1 было бы равно , так как сопротивление на его входе равно . Отсюда следует, что . Очевидно, что такое волновое сопротивление должно быть у верхнего и нижнего отрезков (TL1 и TL3), а у боковых отрезков (TL2 и TL4) волновое сопротивление должно быть равно . Это МУ может быть реализовано и для неравного деления мощностей, волновые сопротивления отрезков ЛП TL1, TL3 и TL2, TL4 определяются так же, как и в случае МУ Уилкинсона. Отметим, что в случае, если порт 2 нагружен на несогласованную нагрузку, то отраженная от нее волна поступит на порты 1 и 4. Таким образом, на порту 3 сигнал буден пропорционален сигналу падающей на порт 1 волны, а на порту 4 ‒ сигналу отраженной от нагрузки волны. Такое устройство называется направленным ответвителем (НО).