Раздел 3.2. 6. Принципы функционирования и конструкции свч шестиполюсников, их электрические модели.

Раздел посвящен основным свойствам и принципам функционированияшестиполюсников (взаимных):Т-и Y- развет­вителям (тройникам); основным свойствам невзаимных шестиполюсников: циркуляторам. По разделу 3.2.6. предусмотрен тест 6 текущего контроля, состоящий из пяти вопросов.

3.2.6.1. Т- и Y- разветвители (тройники)

Тройником называют шестиполюсник, образованный сочленением трех отрезков линии передач. На рис. 6.1,а,б и 6.2,а,б изображены некоторые широко применяемые волноводные тройники. Простейшая классификация простейших тройников осуществляется по следующему признаку. Если разветвление волноводов происходит в плоскости Е, т.е. плоскости, параллельной вектору Е и оси Z, то тройник называется волноводным Е- плоскостным тройником (рис. 6.1,а и 6.2,б. На рис. 6.1,б и 6.2,а изображены волноводные Н- тройники, так как волноводы разветвляются в плоскости, где расположен вектор магнитного поля. В тоже время тройники, изображенные на рис. 6.12,а,б, получили название Т- образных тройников, а на рис. 6.2,а,б – Y- сочленениями. Аналогично выполняются тройники на других типах линии передач.

Рис. 6.1,а,б

Рис. 6.2,а,б

ВолноводныеЕ- тройники.Из рис. 6.1,а видно, что в плечах 2 и 3 тройника возбуждаются протвофазные волны типа Н₁₀ , когда энергия электромагнитного поля поступает в плечо 1. Когда плечи 2 и 3 расположены симметрично относительно плеча 1 , то тамплитуды противофазных волн равны. Часть энергии волны , отразившись от противоположной плоскости ( широкая стенка волновода 2- 3) создает в плече 1 отраженную волну. Чтобы скомпенсировать ее в плече 1 создают еще одну отраженную волну, используя индуктивную диафрагму, выполненную в виде тонкой металлической пластины, частично перекрывающей поперечное сечение волновода. Параметры пластины и ее положение подбираются таким образом, чтобы амплитуды отраженных волн были равны и противоположны по фазе. При этом энергия, поступающаяя в плечо 1, делится между плечами 2 и 3 поровну. В соответствии с принципом взаимности должно иметь место и обратное явление: если вплечах 2 и 3 Е- тройника одновременно возбудить противофазные волны Н₁₀ равной амплитуды, то их энергия суммируется и поступает в плечо 1.

Волноводные Н- тройники. Волна типа Н₁₀ , распространяясь вдоль волновода в плече 1, поступает в область разветвления волноводов. Эту область можно рассматривать как прямоугольный волновод, у которого размер широкой стенки бесконечно велик. При этом граничные условия для вектора электрическ ого поля не нарушаются,т. е . сохраняется его перпендикулярность широким стенкам волновода. Электромагнитная волна, выходящая из плеча 1, в этой области имеет структуру поля, близкую к структуре цилиндрической ТЕМ- волны в свободном пространстве. Она отражается от противоположной стенки волноводаCDGFи вместе с падающей возбуждает в плечах 2 и 3 волны типа Н₁₀. Одновременно возбуждается вторичная волна в плече 1, что нарушает нормальную работу тройника. Чтобы устранить отраженную волну, в тройник вводят индуктивный штырь. В результате возникают две отраженные волны: одна от противоположной стенки, другая- от штыря. Можно подобрать диаметр штыря таким образом, чтобы амплитуда волны, отраженная от него, была равна амплитуде волны, отраженной от противоположной стенки тройника. А если расстояниеtот штыря до противоположной стенки тройника будет близко к , то волны, отраженные от этих элементов, будут отличаться по фазе на 180 градусов, т.е. они компенсируют друг друга. Из рис. 6.1,б видно, что плечи 2 и 3 возбуждаются синфазно, а так как они расположены симметрично относительно плеча 1, то их амплитуды равны.В соответствии принципом взаимности, имеет место и обратное явление : если в плечах 2 и 3 возбуждаются синфазные волны Н₁₀ равной амплитуды, то энергия этих волн сложатся и поступит в плечо 1. При возбуждении одного из плеч 2 или 3, энергии, возбуждаемая в плече1 и противоположном возбуждаемому, не равны. В этом смысле тройники, изображенные на рис. 6.2,а,б, абсолютно симметричны при возбуждении со стороны любого из плеч.