3.5. Двойное т сочленение
Конструктивное объединение Е и Н Т - тройников в единое волноводное устройство образует двойное Т или “магическое” Т сочленение, рис. 3.8.
У
стройство
симметрично относительно плоскости
отражения. Оператор отражения имеет
вид
.
Условие коммутативности матрицы рассеяния двойного Т и матрицы приводят к соотношениям
,
.
Условие коммутативности
выполняется, если
,
,
,
.
Последнее равенство возможно если
:
плечи 3 и 4 развязаны в силу ортогональности
поляризации полей в волноводах 3 и 4 рис.
3.8. В предыдущих разделах было показано,
что Е и Н тройники могут быть согласованы
по Е и Н плечам. Рассмотрим матрицу
рассеяния двойного Т соединения пологая,
что оно согласовано по входам 3 и 4, то
есть
.
Тогда из свойства унитарности матрицы
следует
.
Откуда найдем, что
.
Это соотношение выполняется только при
условии
Таким образом, матрица рассеяния двойного Т сочленения согласованного по Е и Н плечам имеет вид
.
(3.23)
Запишем зависимость между падающими и рассеянными волнами, используя (3.23) в виде
.
(3.24)
На основании правила перемножения матриц из (3.24) следует, что
.
(3.25)
Из системы уравнений (3.25), следуют свойства двойного Т сочленения:
- мощность поступает
в Н плечо, остальные плечи согласованы,
тогда
,
.
Из (3.25) следует, что
,
,
.
Следовательно, в этом режиме мощность,
поступившая в Н плечо делится поровну
между плечами 1 и 2.
- мощность поступает
в плечо Е, остальные плечи согласованы,
тогда
,
.
Из (3.25) следует, что
,
,
.
В этом случае, мощность поступившая в
Е плечо делится поровну между плечами
1 и 2 при противофазном состоянии полей.
- мощность поступает
в плечо 1, остальные плечи согласованы,
тогда
,
.
Из (3.25) следует, что
,
,
.
Таким образом, мощность делится поровну
между Е и Н плечами при синфазном
состоянии полей.
- мощность поступает
в плечо 2, остальные плечи согласованы,
тогда
,
.
Из (3.25) следует, что
,
,
.
В этом случае, мощность делится поровну
между плечами Е и Н при противофазном
состоянии полей.
- в каналы 1 и 2
поступают равные мощности синфазных
полей. Тогда,
,
.
Из (3.25) следует, что
и суммарная мощность обоих плеч поступает
в Н плечо.
-
в каналы 1 и 2 поступают равные мощности
противофазных полей. Тогда,
,
,
тогда из (3.25) следует, что
и суммарная мощность обоих плеч поступает
в Е плечо.
- По аналогии с предыдущими пунктами, можно сделать два дополнительных вывода: при поступлении в плечи Е и Н равных синфазных полей их суммарная мощность, поступает в плечо 1; при равных противофазных полях в Е и Н плечах мощность поступает в плечо 2.
Рассмотрим свойства
двойного Т сочленения при несогласованных
плечах. Допустим, что в плечах 1 и 2 на
расстояниях равных
и
от плоскости симметрии, помещены
коротко-замыкающие поршни рис. 3.9.
Мощность из Н плеча делится поровну
между плечами 1 и 2. Поля в первом и во
втором плечах будут синфазны и равны
по амплитуде. При отражении от к.з.
поршней с коэффициентом отражения
равным -1 в плоскости симметрии возникают
поля
,
,
где
- постоянная распространения в волноводах.
В соответствии с (3.25) в плечах Е и Н возникнут рассеянные волны
,
(3.26)
.
Преобразуем (3.26),
вынеся в обоих уравнениях общий множитель
,
получим
,
.
Выражения, стоящие в скобках, можно привести с помощью формул Эйлера к виду
,
(3.27)
.
Мощность
,
поступающая в Е плечо, пропорциональна
квадрату модуля
.
Поэтому на основании (3.27) получим, что
.
Мощность, отраженная
в Н плечо, пропорциональна квадрату
модуля
,
поэтому
.
Из этих соотношений
следует, что при
вся мощность, поступившая в Н плечо, без
отражения поступает в Е плечо.
Рассмотренная схема включения двойного Т сочленения с к.з. поршнями, используется для построения антенного переключателя радиолокационной станции (РЛС), работающей в импульсном режиме на одну антенну. Антенна подключена к Е плечу, передатчик к Н плечу. Роль к.з. поршней выполняют полупроводниковые диоды, которые включены параллельно в волноводах один и два. Подача управляющего напряжения на диоды переводит их в состояние “открыто”, что близко к к.з. в месте расположения диодов, синхронизована с работой передатчика станции. Поэтому в течении времени работы передатчика его мощность поступает в Е плечо. В течении времени работы РЛС на “прием”, с диодов снято управляющее напряжение, и волноводы оказываются близки к режиму холостого хода. Поэтому сигнал с антенны поступает в Е плечо, и делится поровну между первым и вторым плечами.