1.7. Волноводные тройники
Это соединение двух волноводов (основного и вспомогательного), продольные оси которых расположены под прямым углом. Вспомогательный (боковой) волновод может включаться либо в широкую, либо в узкую стенку основного волновода. В первом случае плоскость разветвления волноводов совпадает с плоскостью электрических силовых линий, поэтому такое разветвление называется Е-тройником (рис. 1.7.). Во втором случае плоскость разветвления совпадает с плоскостью магнитных силовых линий, поэтому такое разветвление называется H-тройником (рис. 1.7.).
Рис.1.7. Эквивалентные схемы Н и Е тройников
Рассмотрим свойства волноводных тройников с качественной стороны (количественный анализ сложен). Волноводные Е и Н тройники можно представить в виде упрощенных эквивалентных схем пользуясь аналогиями с длинными линиями.
Рис. 1.8. Распределение поля при питании с различных плеч Е-тройника
Остановимся на свойствах Е-тройника. Предположим, что плечи тройника согласованы и в них распространяется только основная волна H10. Если тройник питать со стороны плеча 2, то в плечах 1 и 3 возбуждаются противофазные волны одинаковой амплитуды рис. 1.8., а. Распределение поля при питании со стороны плеч 1 и 3 показано на рис. 1.8., б, в. В этом случае энергия, поступающая в одно из плеч, распределяется между двумя другими.
Рассмотрим, как распределяется поле при питании тройника одновременно со стороны плеч 1 и 3. Предположим, что плечи 1 и 3 симметричны относительно плеча 2, а возбуждающие их колебания имеют одновременно со стороны плеч 1 и 3. Предположим, что плечи 1 и 3 симметричны относительно плеча 2, а возбуждающие их колебания имеют равные амплитуды. Если колебания синфазные, то плечо 2 они возбуждают в противофазе. Таким образом, при синфазном возбуждении плеч 1 и 3 энергия в плечо 2 не поступает. В основном волноводе устанавливается режим стоячих волн, причем в плоскости симметрии будет пучность электрического поля. При противофазном питании плеч 1 и 3 вся энергия ответвляется в плечо 2, т.к. колебания в это плечо приходят в фазе. В основном волноводе в плоскости симметрии будет нуль электрического поля.
Аналогичным способом проанализируем свойства Н-тройника рис. 1.9. При питании тройника со стороны плеча 2 в плечах 1 и 3 возбуждаются синфазные волны с равными амплитудами.
При питании тройника через плечо 1 энергия распределяется между плечами 2 и 3.
Рассмотрим распределение поля при питании тройника одновременно со стороны плеч 1 и 3, полагая, что плечи 1 и 3 симметричны относительно плеча 2, а возбуждающие их колебания имеют равные амплитуды. Если плечи 1 и 3 питать синфазно, то в плечо 2 колебания приходят в фазе, поэтому вся энергия поступает в это плечо. В плоскости симметрии тройника будет максимум электрического поля.
При противофазном возбуждении плеч 1 и 3 энергия в плечо 2 не поступает, т.к. колебания в это плечо приходят в противофазе. В основном волноводе устанавливается режим стоячих волн, причем в плоскости симметрии тройника будет узел электрического поля. Сравнивая Е и Н тройники можно заключить, что при одновременном питании плеч 1 и 3 условия ответвления энергии различны. В Е-тройнике ответвление происходит при противофазном питании плеч 1 и 3. Чтобы получить ответвление в Н-тройнике плечи 1 и 3 следует возбуждать синфазно.
Рис. 1.9. Распределение поля при питании с различных плеч Н-тройника
В современных РЛС, состоящих на вооружении, находят применение так называемые двойные волноводные тройники, представляющие собой комбинацию двух волноводных тройников Н-тройника и Е-тройника рис. 1.10.
Свойства Е и Н тройников присущи и ДВТ.
Сформулируем их
При питании тройника со стороны плеча Н в боковых плечах 3 и 4 возбуждаются синфазные волны с одинаковыми амплитудами. Плечо Е не возбуждается.
При питании тройника со стороны плеч 3 и 4 синфазными волнами одинаковой амплитуды возбуждается плечо Н, причем мощности сигналов в плече Н складываются, а в Е-плечо сигнал не поступает.
Рис.1.10. Двойной волноводный тройник
При питании ДВТ со стороны плеча Е в боковых плечах 3 и 4 возбуждаются противофазные волны с одинаковыми амплитудами. Плечо Н не возбуждается.
При питании тройника одновременно со стороны плеч 3 и 4 противофазными волнами равной амплитуды возбуждается плечо Е, причем мощности сигналов в Е-плече складываются, в Н-плечо сигнал не поступает.
При питании одновременно со стороны плеч Е и Н синфазными волнами с одинаковой амплитудой возбуждается плечо 4, плечо 3 не возбуждается.
При питании одновременно со стороны плеч Е и Н противофазными волнами одинаковой амплитудой возбуждается плечо 3, плечо 4 не возбуждается.
Для свойств ДВТ № 2 и № 4 справедливо и более общее утверждение:
при одновременном запитывании плеч 3 и 4 произвольными сигналами в плечо Н поступает из сумма, в плечо Е – их разность. Поэтому Н-плечо называют суммирующим, а Е-плечо – разностным.