Аттенюаторы и нагрузки.

Волноводные согласованные нагрузки выполняются в виде отрезков волноводов с клинообразными поглощающими вкладышами. Длина клина обычно не менее двух длин волн в волноводе  . При этом можно получить К_бв порядка 0,95.

В нагрузках, рассчитанных на малые мощности, могут быть использованы поглощающие пластины (например, текстолит с графитовым покрытием), помещаемые в максимум электрического поля параллельно вектору Е. Чаще применяются нагрузки с клиньями из поглощающих масс типа СКБ-90, ПМ и др. В нагрузках, рассчитанных на единицы ватт, используются армированные поглощающие материалы.

 

Полосковые аттенюаторы и нагрузки.

В полосковых (особенно в печатных) аттенюаторах и нагрузках широко используются поглощающие ленты толщиной 0,1—0,2 мм, имеющие поверхностное сопротивление порядка 100 ом/см², а также ленты из сплавов высокого сопротивления (например, нихрома). Для нихрома затухание на 9Ггц составляет 20 дб/м, а для посеребренного проводника 2дб/м.

Рис. 5.15. Включение фиксированного аттенюатора и согласованной нагрузки в полосковую линию: 1 — центральный проводник полосковой линии;

2—фиксированный аттенюатор; 3—согласованная нагрузка

Аттенюатор или нагрузка в полосковой линии могут быть образованы путем подпаивания кусков поглощающейленты определенной формы к диэлектрической пластине и к центральному проводнику полосковой линии (рис. 5.15). Подбором формы поглощающей ленты можно получитьК_бв не хуже 0,95 в 20%-ном диапазоне частот и не хуже 0,83 в двухкратном диапазоне. Величина затухания аттенюатора определяется величиной h. Аттенюатор выполненный так, как показано на рис. 5.15, может обеспечить затухание не более 7 дб. Для получения больших ослаблении небольшой участок центрального проводника заменяется поглощающим материалом.

Если нагрузка выполняется в виде короткозамкнутой нихромовой линии, то для сокращения габаритов эта линия сворачивается в спираль. Затухание нихромовойкороткозамкнутой линии на 1 м составляет 40 дб.

Центральный проводник основной линии в месте подсоединения нагрузки делается со скосами, чтобы устранить отражения от места стыка, при этом длина скосов выбирается равной l=(2—3)d (d — ширина центрального проводника).

Конструкции аттенюаторов и нагрузок на полосковых линиях с воздушным заполнением принципиально не отличаются от конструкций подобных коаксиальных элементов.

Аттенюаторы и нагрузки. Коаксиальные аттенюаторы и нагрузки. Предельные аттенюаторы

Коаксиальные предельные аттенюаторы могут быть выполнены с емкостной (рис. 5.1, а, б) н индуктивной связью (рис. 5.1, в). В емкостных аттенюаторах имеют место волны типа Е₀₁, а в индуктивных — волны типа Н₁₁.

Обычно предельные аттенюаторы делаются с плавной регулировкой ослабления. При этом один из элементов связи фиксируется, а другой перемещается, изменяя величину зазора х между элементами связи.

Наибольшее распространение получили аттенюаторы с емкостной связью.

 

Основными недостатками аттенюаторов с индуктивной связью являются следующие:

значительная частотная зависимость ослабления;

трудность, согласования в широкой полосе частот;

довольно жесткие требования к конструкции аттенюатора. Из формул (5.2) и (5.5) следует, что затухание аттенюатора пропорционально расстоянию между элементами связи. Однако эта пропорциональность при малых расстояниях х нарушается вследствие существования волн других типов (отличных от Е₀₁ или Н₁₁). При больших же расстояниях х все волны высших типов затухают. Для аттенюаторов с емкостной связью градировочная кривая линейна начиная от 15—20 дб, а для аттенюатора с индуктивной связью - от 25—30 дб. Наклон линейного участка характеризуется величиной затухания (формулы (5.2) или (5.5), (5.6). Наименьшее практически достижимое в предельных аттенюаторах затуханиеC₁ составляет порядка 10 дб. Расчетные и экспериментальные данные затухания на линейном участке точно совпадают. Причем затухание не зависит от частоты, пока выполняется условие

,(5.19)

где Dx — величина измерения зазора между пластинами элементов связи;

D=2r — диаметр внешнего проводника.

Если условие (5.19) не выполняется, то изменение затухания аттенюатора при изменении зазора Dx необходимо подсчитывать по формуле

дб.(5.20) 

здесь a — затухание на единицу длины дб/ед. дл.

В случае тройниковой конструкции ослабителя (рис. 5.1, b) формула (5.20) справедлива, когда подвижный элемент связи расположен глубоко в трубе, где уже не оказываются краевые искажения.

Входные и выходные пластины связи аттенюатора являются реактивными сопротивлениями, которые вызывают значительные отражения и сильную частотную зависимость. Для устранения этих нежелательных явлений на входе и выходе аттенюаторов в разрыв внутреннего проводника коаксиальной линии обычно включаются высокочастотные согласующие сопротивления(типа УНУ или МОУ), равные волновому сопротивлению линии.

Через тройниковый ослабитель для различных целей (например, измерительных) может производиться отбор части энергии из фидерного тракта без внесения в него рассогласования.

Схема тройникового ослабителя показана на рис. 5.8, б. Ослабитель состоит из регулируемой емкости связи С_х, постоянного конденсатора С_о и сопротивления R_вых равного волновому сопротивлению коаксиальной линии. Если реактивное сопротивление емкости С_о мало по сравнению с сопротивлением R_вых, то сопротивление R_вых рассматриваемое со стороны выхода ослабителя, представляет собой согласованное оконечное сопротивление коаксиальной линии. Для затухания аттенюатора приближенно справедливо соотношение

(5.21)

Пример конструкции емкостного аттенюатора тройникового тина показан на рис. 5.8, в. Зазоры между пластинами связи 3 регулируется с помощью установочной гайки 6.

Диаметр предельной трубки D должен быть выбран так, чтобы суммарная погрешность затухания, обусловленная частотной погрешностью DС₁ погрешностью изготовления предельной трубки DС₂и погрешностью за счет определения местоположения воспринимающего элемента связи DС₃ была бы меньше заданной величины погрешности DС.

DС<DС₁+DС₂+DС₃ дб.(5.22)

Частотная погрешность в децибеллах, обусловленная приближением диаметра предельной трубки к критическому значению для волны типа Е₀₁, равна

DС₁=0,93*10^-3<D2<C(f₂² – f₁² ) дб,

где f₁ и f₂ — крайние частоты, Ггц;

С — общая величина ослабления линейного участка, дб;

D — диаметр предельной трубки, см.

Погрешность затухания в децибелах за счет изготовления предельной трубки равна

(5.24)

где DD — допуск на изготовление предельной трубки, см. Эта погрешность обычно лежит в пределах 0,2—0,4 дб. Погрешность затухания в децибелах за счет неточности усановки воспринимающего элемента связи равна

(5.25)

где Dl — погрешность установки, воспринимающего элемента связи, см.

Если при любых диаметрах предельной трубки неравенство (5.22) не выполняется, то необходимо уменьшить составляющие погрешности, то есть увеличить точность изготовления ослабителя.