Фазоопрокидывающие устройства иа полосковых волноводах могут быть выполнены различными способами. Полосковая структура участка моста с фазоопро-кидывающим устройством, показанным на рис. 4.8,а,

Рнс. 4.S. Схематичное изображение фазоинвертора.

выполнена на волноводах двух типов: симметричном и несимметричном. Конструктивные размеры фазоопроки-дывающего устройства определяются экспериментально, что является недостатком подобных конструкций. Конструкция фазоинвертора (рис. 4.8,6) выполняется на

С С

Б

Рис. 4.9. Эквивалентная схема кольцевого моста с балансным со-протпвлейием.

связанных линиях. Расчет этой конструкции осуществляется с помощью известной теории связанных линий. Щ|Кольцевой мост с тремя выводами эквивалентен обычному разветвителю. Один из выводов, например D (рис. 4.9,6), обычного кольца заменяется сопротивлением 136

1 в точке включения. Соединение Z и отрезков кольца -и ЗХ/4 может быть .чаменено последовательным сопротивлением R = 2Z, непосредственно подключенным в точках Л и С. Так как электрическая длина участка АС равна половине длины волны (ЛВ-)-ВС=Х/2) (рис. 4.9,8), изменение имнлитуды и фйзы в обоих случаях одинаково. В точ'ку С волны приходят с равной

I 10

О

0.8 Ofi 1- 1.1 и fife , CBmi d6 *> Плечи 1u2

0,8 0,9 1 1,1

1.2 fifo

Ц6 OJB 1,0 1,2 Щ

Рис. 4,10. Частотные характеристики кольцевого моста с балансным сопротивлением.

0.8 09 1 1,1 1,2 f/fo

Рис. 4.11. Экспериментальные характеристики кольцевого моста с балансным сопротивлением.

амплитудой и сдвинуты по фазе на 180°, а результирующее напряжение равно нулю. Анализ подобных мостов производится методом симметричных восьмиполюсников (см. §4.1).

На рис. 4.10 приведены расчетные характеристики моста, из которых следует, что -в полосе ±20% от /о КСВН на входе плеча 1 не больше 1,3, а на входе плеч 2 и 3 не превышает 1,1; степень изоляции остается не менее 15 дБ.

Экспериментальные характеристики кольцевого мос-ста 30-см диапазона с сосредоточенным резистором (рис. 4.11) показывают, что при изменении частоты в полосе ±20% от резонансной величина связи не превышает 3,5 дБ; изоляции сопряженных плеч не менее

15 дВ; КСВН иа пходе Плеча / не более 1,4. В кольцевом мосте S-cm дп.шазона компенсирующее сопротивление выполнялось u ииде пленки из токопроводяшей серебряной краски. За счет уменьшения неоднородности, вносимой сопротивлением в мост, и дополнительной подстройки па автоматическом измерителе характеристик удалось добиться КСВН со входа не более 1,3 и изоляции не хуже 18 дБ в полосе 9 l ±20% от резонансной ча-

Интересной модификацией мостовой схемы является п-полюсное кольцевое соединение, позволяющее складывать мощности п/2 геперато-* ров. Принципиально такие

7 схемы могут иметь любое

Рис. 4.12. Схема шестипслюс- число входов, ОЛНако при иого кольцевого моста'. л>6 число балластных со-

противлений заметно возрастает и может значительно усложнить конструкцию. На базе конструкции рис. 4.6 был разработан 6-полюсный балансный мост (рис.4.12).При конструктивном расчете 6-полюсного моста характеристическое сопротивление кольца выбиралось из соотношения Zk=ZV3 .

Экспериментальная проверка была проведена в 5-см диапазоне и показала следующие результаты: КСВН со входа не более 1,5; величина связи 5,3 ... 5,5 дБ; изоляция не хуже 25 дБ.

§ 4.3. Расчет кольцевых мостов

Для упрощения расчета основных параметров кольцевых мостов на средней частоте диапазона были получены кривые затухания четвертьволновых отрезков р/ с характеристическим сопротивлением 50 Ом в зависимости от частоты (рис. 4.13, 4.14). Эти кривые позволяют определять затухание в диапазоне частот от 0,9 до 10 ГГц для симметричных и несимметричных полосковых волноводов с диэлектрическими подложками с различными значениями е. Как следует из графиков, затухание в симметричном волноводе (рис. 4.13) больше, чем в несимметричном (рис. 4.14). 138

Поэтому для получения минимального затухания в кольце лучше использовать несимметричные полосковые волноводы на подложках с низким значением е

иднако для уменьшения габаритов кольцевых мостов на более длинноволновых участках СВЧ диапазона следует использовать в качестве подложек материалы с высоким значением е. . *

ВГ.ГГц

Рис. 4.13. Графики определения затухания в четвертьволновых отрезках симметричных полосковых волноводов с твер-дым диэлектриком и медными проводи икамн.

Применение симметричного волновода для проектирования кольцевых мостов позволяет уменьшить габариты конструкции и не требует дополнительной экранировки.

Пример 1. Пусть требуется рассчитать основные параметры и конструктивные размеры кольцевого моста на полосковом волноводе с характеристическим сопротивлением =50 Ом. Средняя длина волны в рабочем диапазоне >.=5 см. Проводники медные.

Решение. I. Для получения минимального затухания при минимальных габаритах выбираем симметричный вариант полоскового волнрвоад на диэлектрике Щ-3 (6=2,71) толшидой d=2 мм.

2. По графину рис;. 4.13,а для выбранной толщины токонесущей волоски Д=110 мкм определяем .произведение р( для заданной длины волны К=5 см (/о=6 ГГц):

р;=11,4-(10-з лБ.

3. С помощью выражений (4.31)-(4.33) рассчитываем основные параметры кольцевого моста;

величина изоляции L,s=20 Ig (,12+2,84-4/111,4.110-) =48,32 дБ;

Jil-IOldE 2й

7 .f,rru

1С

№

7-Г,ГГц

Рис. 4,44 Графики определения зату.хания в четвертьволновых отрезках несиммет£ич1]ых полосковых волноводов с твердым диэлек-триком и медными проводниками.

величина связи = 20 Ig (К 2 -f 3f() = 3,18 дБ;

коэффициент стоячей волны KCBH=(I-f4p! VY)I(\ -\- Щ V2) = = 1,14.

4. Средняя длины волны в полосковом волноводе Л„ ,=Х/(Г = = 5/(2,7J = 3,04 см.

5. Для согласования кольца с иолосковым волноводом характе-рисгичеокое сопротивление кольца

Z, = Z V~i 50 VT = 70,5 Ом.

6. Используя формулу (1.101), определяем ширину полоски ответвитлей * и ширину полоски кольца 6 :

200(1 -a/rf)

200(1- Д/rf)

7. Средний радиус кольца

2,86 мм; = 1,24 мм.

сР = ~4~оп. ---4-3.04.

6,28

= 0,726 см.

Пример 2. Пусть требуется рассчитать основные параметры и конструктивные размеры кольцевого моста на несимметричном полосковом волноводе с характеристическим сопротивлением Z=75 Ом иа диэлектрике 1ГГТ-7 (в=6,Б) высотой d=2 мм. Длина волны Я-=30 см. Проводники медные.

Решение. 1. По графику рис. 4.14,в для выбранного диэлектрика с е=6 и заданной длины волны Я=30 см (fo=l ГГц) определяем шроизведение р(=29,5-10-= дБ.

2. С помощью выражений (4.31)-1(4.33) производится расчет основных параметров ксшьцевото моста:

величина изоляции f.,3=20 Ig (,12 +2,84-1/29.5-10 ) =40,7 дБ; величина связи L = 201g (K2~-f 3i() = 3,5 дБ;

коэффициент стоячей волны КСВН = -= 1.4.

3. Характеристическое сопротивление кольца Z,= Z 12=106.Ом.

4. Ширина полосок выводов b и кольца 6 определяются по трафику рис. 3.6 для значении сопротивлений 75 и 106 Ом и е-6-,5;

ft=i,88 см; 6,-0,92 см.

5. Определяем эффективную диэлектрическую шроницаемость полоскового волновода по формуле (1.110) для е=6,5 и 6/rf=0,46:

еэфф =4,06.

6. Длина волны в диэлектрике Аопв - А/Квэфф^. 15 см

7. Средний радиус кольца ср =оп. g = 3,58 см.