Р ис.29.10. Переходы между коаксиальной и полосковыми линиями

Волновые сопротивления сочленяемых линий делают одинаковыми. Внутренний диаметр внешнего проводника коаксиальной линии обычно выбирают равным b при переходе на СПЛ (рис.29.10) или 2h при переходе на МПЛ (рис.29.11). Для расширения полосы согласования соосной конструкции (рис.29.10) используют плавный переход от внутреннего проводника коаксиальной линии к полоске СПЛ. Согласование перпендикулярной конструкции (рис.29.11) обеспечивается подбором металлического стержня 2R₁, вводимого в МПЛ, диаметра отверстия D в экране МПЛ, а также подбором длины согласующего шлейфа l_шл разомкнутого на конце

Рис.29.11. Переход между коаксиальной и микрополосковой линиями

29.3. Аттенюаторы

В процессе настройки и измерения параметров различных устройств возникает необходимость в регулировке уровня мощности, передаваемой по тракту, либо в развязывающих устройствах, ослабляющих реакцию нагрузки на генератор. Устройства, выполняющие подобные функции, называют аттенюаторами (ослабителями). Такие устройства, имеющие, как правило, два плеча, характеризуются вносимым затуханием N_зат=10lg(P_вх/P_вых), где Р_вх и P_вых- мощности на входе и выходе аттенюатора соответственно. В регулируемых аттенюаторах N_зат может меняться плавно или принимать ряд дискретных значений (плавные или дискретные аттенюаторы). При конструировании реальных аттенюаторов обычно требуют, чтобы затухание N_зат в рабочей полосе частот оставалось постоянным, обеспечивалось требуемое согласование аттенюатора с подводящими линиями передачи, а фазовый сдвиг φ, получаемый волной при прохождении через аттенюатор, был пропорционален частоте.

В волноводных трактах обычно используют два типа аттенюаторов: поглощающие и предельные. В поглощающих часть входной мощности рассеивается внутри аттенюатора, а оставшаяся часть поступает на его выход. На рис.13.18 схематично показана одна из возможных конструкций поглощающего аттенюатора. Она состоит из отрезка прямоугольного

Р ис.29.12.Поглощающий аттенюатор

волновода, работающего в одноволновом режиме, в который помещается параллельно линиям электрического поля тонкая диэлектрическая пластина, покрытая слоем поглощающего материала (графит, слой металла, толщина которого меньше глубины проникновения, и т.д.). Для уменьшения отражений концы пластины заостряют. Под влиянием электрического поля в поглощающем слое возникает ток проводимости, что вызывает увеличение затухания распространяющейся волны. Поскольку амплитуда вектора Е волны Н₁₀ изменяется вдоль широкой стенки, то, перемещая пластину в этом направлении, можно в широких пределах изменять величину вносимого затухания N_зат. Максимальное вносимое затухание получается при расположении пластины в центре широкой стенки, а минимальное - вблизи узкой. При фиксированном положении пластины величина N_зат от длины пластины, параметров диэлектрика и свойств поглощающего материала. К недостаткам таких аттенюаторов можно отнести: зависимость N_зат от частоты; изменение фазового сдвига φ, получаемого волной при распространении со входа на выход, при изменении вносимого затухания, поскольку перемещение пластины в поперечной плоскости вызывает изменение фазовой скорости распространяющейся волны; изменение вносимого затухания со временем из-за старения материалов.

Предельный аттенюатор обязательно содержит отрезок волновода, размеры которого выбраны так, что он является предельным для всех типов волн. В такой отрезок (рис.29.13) на некотором расстоянии l друг от друга вводятся два электрических или магнитных вибратора, один из которых подсоединяется к источнику электромагнитных колебаний, а другой соединяется с нагрузкой. Мощность, поступающая от источника, вызывает токи в первом вибраторе, что приводит к возбуждению разных типов волн в волноводе. Однако в данном случае для каждого возбуждаемого типа вдоль волновода устанавливается стоячая волна с экспоненциальным убыванием амплитуды вдоль волновода Е_вых=Е₀ехp(-αl), где Е_вых -амплитуда напряженности электрического поля в месте расположения приемного вибратора, а Е₀- в месте расположения возбуждающего вибратора,

,

a λ_кр - критическая длина волны возбуждаемого типа, обычно волны Н_ю

Рис.29.13. Запредельный аттенюатор

Электромагнитное поле возбужденной волны вызывает ток в приемном вибраторе, вследствие чего часть входной мощности поступает в нагрузку. Поскольку величина тока в приемном вибраторе пропорциональна величине Е_вых, то величина мощности, поступающей в нагрузку, зависит от l. Перемещением приемного вибратора вдоль волновода можно менять величину мощности, поступающей в нагрузку, остальная мощность отражается от входа аттенюатора, т.е. регулирование мощности на выходе такого аттенюатора осуществляется за счет изменения уровня отражений от его входа.

В полосковых трактах обычно применяют дискретные ступенчатые аттенюаторы на сосредоточенных резисторах. Каждая ступень аттенюатора, как правило, имеет вид или Т- или П-образного соединения активных сопротивлений, ко входу и выходу которого подключены подводящие полосковые линии с волновым сопротивлением Z₀. На рис.29.14 и 29.15 показаны эквивалентные схемы ступени.