Раздел 3.2.7. Принципы функционирования и конструкции свч восьмиполюсников, их электрическиемодели.

В этом разделе рассматриваются кострукции, принципы функционирования и основные свойства восьмиполюсников: гибридные Т -образные устройства и кольцевые мосты, щелевой и квадратный мосты, направ­ленные ответвители, циркулятор, основанный на использовании эффекта Фарадея, фазовый цирку­лятор.

По разделу 3.2.7. предусмотрен тесты №7 текущего контроля, состоящий из пяти вопросов.

3.2.7.1 Гибридные т-образные устройства

Двойной волновой тройник («магическое Т» соединение), относящийся к мостовым устройствам,изображен на рис. 7.1 и представляет собой совмещение в одной конструкции согласованных Н– и Е– плоскостного Т–тройников, чем и объясняется его название «двойной волноводный тройник».Покажем, что в идеально симметричном двойном тройнике распространение энергии из плеча 1 в плечо 4, а также из плеча 4 в плечо 1 при возбуждении волновой типа Н₁₀невозможен. Предположим, что энергия поступает на вход плеча 1, а плечи 2,3 и 4 нагружены на согласованные нагрузки, т.е отражения от них отсутствуют. Так как вектор электрического поля волны типа Н₁₀ в плече 1 параллелен продольной оси волновода в плече 4, то в нем могут возбудиться лишь Н– и Е– волны высшего типа, распространение которых невозможно (поперечное сечение волновода рассчитано на возбуждение волны типа Н₁₀). Следовательно,СВЧ энергия, поступающая

Рис. 7.1

на нагрузку плеча 4, равна нулю. Двойной волноводный тройник при возбуждении его со стороны плеча 1 эквивалентен Н– плоскостному Т–тройнику, в котором энергия делится поровну между плечами 2 и 3. При этом электрические поля в сечениях, равноудаленных от плоскости симметрии в плечах 2 и 3, синфазны. При возбуждении плеча 4 вектор электрического поля волны типа Н₁₀ перпендикулярен узким стенкам волновода в плече 1, что делает невозможным возбуждение в нем волны типа Н₁₀, Следовательно, энергия в плече 1 равна нулю и двойной тройник оказывается эквивалентен Е– плоскостному Т–тройнику. СВЧ энергия также делится поровну между плечами 2 и 3, а электрические поля в сечениях, равноудаленных от плоскости симметрии, будут противофазны. Очевидно, чтоверны и обратные утверждения:

– при синфазном возбуждении плеч 2 и 3 двойного тройника волнами равной амплитуды энергия поступит только в плечо 1;

– при противофазном возбуждении плеч 2 и 3 волнами равной амплитуды энергия поступит только в плечо 4.

При возбуждении одного из боковых плеч, например, плеча 2, СВЧ энергия в противоположное плечо (например, плечо 3) не поступает. Отсутствие возбуждения в плече 3 можно рассматривать как результат одновременного воздействия на

Рис. 7.2

плечо 3 двух противофазных волн Н₁₀равной амплитуды (рис. 7.2).Волну в плече 2 можно рассматривать как сумму двух синфазных волн Н₁₀ равной амплитуды. Поэтому возбуждение плеча 2 волной единичной амплитуды (рис. 7.2,а) эквивалентно одновременно двум случаям возбуждения:

– плечи 2 и 3 возбуждены синфазно волнами половинной амплитуды (рис. 7.2,б):

– плечи 2 и 3 возбуждены в противофазе волнами половинной амплитуды (рис. 7.3,в).

При противофазном возбуждении плеч 2 и 3, как было показано выше, возбуждается только плечо 4, при синфазном – только плечо 1. Следовательно, энергия, поступившая в плечо 2, поровну разделится между плечами 1 и 2. В плече 3 СВЧ мощность будет равна нулю. Аналогично можно показать, что при возбуждении плеча 3 энергия поступит в плечо 2. Однако эти утверждения справедливы, если не нарушатся условия полного согласования всех плеч тройника по причине отсутствия на них согласованных нагрузок. Рабочий диапазон двойного волноводного тройника ограничен полосой частот, в которой сохраняются условия согласованияЕ- Н- тройников, его составляющих.