где

3t - t>

(4.11)

Матрица отрезка однородной передающей линии передачи с сопротивлением Z (рис. 4,3) записывается в виде

2пг

(4.12)

и с учетом (4.11) при Z=l может быть представлена как

1 + /г I + <г

(4.13)

Для согласования, плеч с кольцом характеристическое сопротивл ние кольца должно превыша характеристическое .ропротивление плеч в j/=L41 раза, ТогА с учетом соотношений (4.10) и (4.13)-выражение (4.9) можно представить в виде

1 - I0f2 51* I-St

r 10.--5

V2 (Sf - 1)

3 -/

(4.14)

(4.15)

После несложных преобразований выражения (4.8) с учетом полученных зависимостей (4.14), (4.15) для основных параметров кольцевого разветвителя запишем соотношения:

KCBH=i±lfi изоляция сопряженного плеча

(4.16) (4.17)

связь между яесопряженными плечамй =20 Ig,

где

-<-±I> 3<-i)

+jVl\it - - 3)

i+j;) (I - V)-

(4<. 16/= + 2 + j ГГ( ((. 1И= + 5) + \ . (-b<=)(l.-3t)

l6/ -2<= 14<--j(/r(5< ~16< + 3) (bf(lf -30

(4.18)

(4.19)

(4.20)

14(*- i6<,+;2+a VT(( -16( + 5) JL±ii(-0

l6/-2< !4 + j/2-(5/ 6/i+3) *-2)

/4 Ш? оГч Зависимость параметров разветвителя (4..1У) -(4.21) выражена в значениях /=tgnf/(4M где /о -средняя частота заданного диапазона

Изоляция иокд!/ плечами 1иЗ

г т

Рис. 4.4 Частотные характеристики идеального 9

кольцевого моста.

Используя выражения (4.16) - (4.21), произвели расчет характеристик кольцевого моста без учета затухания в зависимости от нормированной частоты и установили, что в пределах ±20% от /о коэффициент стоячей волны на входе не превышает 1,4J величина связи несопряженных плеч изменяется в пределах от 2,5 до 4 дБа изоляция сопряженных плеч остается не менее 15 дБ (рис. 4.4).

§ 4.2. Анализ кольцевых мостов с четом затухания

Известно, что затухание в линиях передачи, на которых выполняются кольцевые мосты, оказывает значительное влияние на характеристики схем. Для анализа кольцевых разветвителей с учетом затухания необходимо пользоваться комплексным значением постоянной распространения у=а-JP. W Р - затухание на единицу длины; и - фазовый Сдвиг на единицу длины. Тогда матрицу передачи моста с учетом затухания для четного [У1++] и нечетного [А^] видов колебаний можно представить в-виде

1 0]

ch (Y() sh(YO

Krsh(YO ch(Y/)

(4.22)

После несложных преобразований с учетом малой величины р (Р'<§;1) для отрезка кольцевого разветвителя длиной V4 можно записать

sh(TOJ. th(T/2)p/ + j.

(4.23)

Аналогично для отрезка кольца длиной l~3j4X полу-

sh(3T0=-j. ch(3Y0~-j3?i,

й(3тг/2)*зрг-]

(4.24)

11роводимости параллельных отрезков кольца с уче том р/< 1 и Г„=/рА2 соответствешю равш.:

..* = i(.M±J);

(4.25)

2.. = p=(3p/=pj). . (4.26)

мет^вид ° - -Vmi передачи (4.22) при-

1, 1=1

т

(4.27)

После преобразования (4.27). пренебрегая чЛенами вто-получаем жалости, включающими (pZ) при п>1,

/2--4-Щ^х- (4-28)

После ряда преобразований, аналогичных проведенным в предыдущем разделе, получаем выражения для козффищгента отражения и передачи:

Г 2pt + 2j + jyK2

(4.29)

Тогда согласно (4.16)-(4.18) для основных параметров кольцевых мостов с учетом затухания можно записать соотношения:

Z. *201g(l2-f); (4.31)

Z. 201g(3pZ + l/2); (4.32)

КСВН=-1±*. (4.33)

С помощью выражений (4.31) - (4.33) были рассчитаны (табл. 41) основные параметры кольцевых мостов С учетом затухания на средней частоте рабочего диапазона для различных диэлектриков.

Экспериментальное исследование кольцевых мостов проводилось с помощью автоматических измерителей частотных характеристик по общей схеме, принятой в СВЧ

ТАБЛИЦА t.t

измерительной технике [87]. Подключение узлов к измерительным трактам осуществлялось с помощью специальных переходов (гл. VI).

На рис. 4.5 приведены экспериментальные характеристики, кольцевого моста 30-см диапазона, выполненного на диэлектрике ПТ-7. Видно, что при изменении, частоты на ±20% от /оКСБН не превышает 1,4; величина изоляции остается не менее 25 дБ. При изменении частоты на ±10% от fo величина связи изменяется в пределах от 2,75 до 3,75 дБ. Максимальная изоляция достигает 42 дБ, что хорошо согласуется с расчетными данными (табл. 4.Г). jjt/i Незначительно изменив конструкцию токонесущей части (рис. 4.6), можно добиться, как показало экспериментальное исследование в 5-см диапазоне, улучшения параметров кольцевого моста: величина связи изменялась от 3,2 до 3,4 дБ в поло-,се частот ±10% от резонансной, а изоляция оказалась

!.2 т.

Ряс 4.5. Экспериментальные характеристики кольцевого,моста на несимметричном волноводе с диэлектрическим заполнением. 134

на 4,5 дБ выше по сравнению с параметрами круговой конструкции (рис. 4.1).

Если в схеме кольцевого моста заменить участок кольца длиной 3/4Я отрезком V4 и устройством, опрокидывающим фазу на 180°, то получается устройство, работающее в значительно более широкой полосе. На рис. 4.7 показано схематическое изображение кольца с фазоопрокидывающим устройством. Длина кольца 1н) среднему периметру со-сг.иишсг Хт (Я, - длина полны, 113М1Ч>с111.1и на ).ir-1г1нон ibiCTorc u полосковом волноводе). Четыре плеча кольца распределены по кольцу через отрезки, равные ЯпвМ каждый. Основные характеристики кольцевых мостов с фазоопрокидывающи-ми устройствами рассчрггываются аналогично предыдущим случаям и приведены на рис. 4.7.

Из графиков следует, что при изменении частоты на ±30% КСВН не больше 1,5; величина связи изменяется в пределах от 2,5 до 4,5 дБ, а величина изоляции остается не менее 20 дБ и незначительно увеличивается в сторону низких частот. 1

Рис. 4.6. Улучшенная конструкция токонесущей части моста.

J Фвзобращатеяь

Рис. 4.7. Расчетные частотные характеристики кольцевого моста с фазоопрокидывающим устройством:

о -изоляция; б -КСВН; в -связь по мощности.

efi Ц8 1 1.2 f,% а