фов, поскольку их поперечные размеры в основном определяют величину связи. Допуски на длины шлейфов и расстояние между ними менее критичны, так как эти величины определяют среднюю частоту широкополосного ответвителя.

Рис. 5.9. Коррекция длины шлейфов направленного ответвителя.

Рис. 5.10. Графики коррекции величины иормироваииой проводимости отрезков полоскового волновода между шлейфами.

0,4 US Kuif Рис. 5.10.

Широкополосность 3-дБ направленного ответвителя в зависимости от числа шлейфов может быть оценена на основании следующих данных:

Число шлейфов ... 2

Ihh/h.......... 1,1

3 1.35

Здесь й/ -коэффициент перекрытия, определяющий рабочий диапазон ответвителя, в котором неравномерность связи не превышает ±0,5 дБ.

В процессе разработки конструкции направленных ответвителей необходимо также учитывать неоднородности, возникающие в местах подключения шлейфов (Т-соединения), которые по своему действию эквивалентны параллельной проводимости индуктивного характера. Реактивность соединения играет существенную роль особенно на высоких частотах. Поэтому для компенсации неоднородностей желательно применять дополнительные емкостные шлейфы или при конструктивном расчете от-160

ветвителя проводить коррекцию его размеров. С помощью графика рис. 5.9 можно учесть необходимое укорочение длины шлейфов, а с помощью графика рис. 5.10 - провести коррекцию значений нормированных проводимостей шлейфов.

§ 5.4. Электрический и конструктивный расчет направленных ответвителей

При проведении полного расчета направленных ответвителей считается, что гпн полосковых волноводов выбран и ряд величин нзнесгсн. Так, например, известны величина переходного ослабления Ci допустимая неравномерность связи АСи в рабочем диапазоне, средняя частота /о либо длина волны X, характеристическое сопротивление плеч Z, диэлектрическая проницаемость заполнителя е и его толщина d. Кроме того, для оценки влияния степени рассогласования плеч на достижимые параметры ответвителей могут быть заданы комплексные коэффициенты отражения Гг, Гз, Г4.

Порядок расчета ответвителей с электромагнитной связью

1. По заданной величине переходного ослабления Си на основании формулы (5.5) определяют амплитудный коэффициент связи к^ъ-

2. Согласно (5.6) и (5.7) находят характеристические сопротивления четного 2ое и нечетного Zoo типов колебаний.

3. Иснользуи полученные в п. 2 значения для выбранной конфигурации направлсшюго ответвителя, на основании данных табл. 5.1 вычисляют его геометрические размерь!.

4. По формуле (5.15) определяют длину области связи направленного ответвителя,

5. По формулам гл. 1 или с помощью графиков (рнс. 3.6) рассчитывают размеры полосковых волноводов вне области связн.

6. По формулам (5.8), (5.9) строят частотные характеристики переходного ослабления С13 и рабочего затухания Cl2.

7. На основании полученной характеристики переходного ослабления и заданной величины допустимого от-И~79г 161

клонения переходного ослабления ACis определяют рабочий диапазоп (полосу) ответвителя:

Д[=2(Мо-1)100%,

где /г о=2в/я; /2, /с -граничная и центральная частота рабочей полосы ответвителя соответственно.

8. По формулам (5.10) -(5.14) и допустимым значениям комплексных коэффициентов отражения Га, 1з, Г4 рассчитывают: направленность С34, КСВН, переходное ослабление Сц и рабочее затухание Си.

Порядок расчета шлейфных направленных ответвителей

Двухшлейфные направленные ответвители.

1. На основании формулы (5.18), связывающей параметры шлейфного ответвителя с заданной величиной переходного ослабления, рассчитывают нормированные проводимости шлейфов.

, 2. Из соотношений, приведенных в табл. 5.2, определяют нормированные проводимости отрезков полосковых волноводов, заключенных между шлейфами.

3. С помощью графиков рис. 5.9 и рис. 5.10 уточняют приведенные длины и нормированные проводимости.

4. По формуле (5.16) определяют значения характеристических сопротивлений шлейфов и отрезков между ними.

5. Для вычисленных волновых сопротивлений с помощью графика рис. 1.29 или формулы (1.110) определяется эффективная диэлектрическая проницаемость заполнителя направленного ответвителя, вытаэлненного на несимметричном полосковом волноводе.

6. По формуле (5.26) находят среднюю длину волны в полосковом волноводе и длины отрезков между шлейфами. На основании п. 3-длину шлейфов.

7. По формулам или графикам гл. 1 находят ширину шлейфов и ширину отрезков полосковых волноводов между ними.

8. На основании формул или графиков гл. 1 определяют ширину плеч (подводящих линий) направленного ответвителя.

9. Из соотношений (5.17) -(5.20) для идеально согласованного направленного ответвителя находятся его рабочие параметры.

10. По заданным значениям комплексных коэффициентов отражения определяют (по формулам (5.21) - (5.25) допустимые рабочие параметры направленного ответвителя.

Трехшлейфные направленные ответвители. Порядок расчета грехшлейфных направленных ответвителей и, в общем случае, п-шлейфных периодических ответвителей, аналогичен порядку расчета двух-шлейфных ответви rcjieii. Исключением в порядке расчета трехшлейфных ()Г11С'гвнт1!леп является отсутствие пунктов, npcflycM;irpHB;ni)Hui.v иоррскцию его размеров, котор;\я иы)Г1.\од11м:1 дл \ диухшлийфных. Такое исклю-чопно связано с гсм, что чувствительность многошлейфных ответвителей к реактивностям Т-соединений намного меньше, чем у двухшлейфных.

Приведем примеры расчета.

Пример I. Рассчитать .печатный направленный ответвитель иа симметричном полосковом волноводе с элекгро.магиитиой связью согласно следующим данным. Величина переходного ослабления С)з= = 3 дБ, леравнонерпость ACi3=0,5 дБ, характеристическое сопротивление плеч Z=50 Ом, А=20 см, е=2,1, толщина дизлектрма d=2 ММ. Возможное рассогласование плеч; Г2=0,1; Га=ОХ)б; г4 = =0,12.

Для обеспечения заданной величины -переходного ослабления С13-З дБ используем направленный ответвитель со свнзью по широким стороиа,ч полоскового волновода с параллельно расположеи-иымн Полосками относительно наружных заземленных пластин (рис. 5.4,0).

Расчет.

1. Амплитудный коэффициент связи согласно (5.5) равеи

*c.= l/j/ant,lg= 0,707.

2. Характеристические сопротивления четного Zoc и нечетного Zoo тиЕОв капебанп*! соответственно равны:

-/=-/Й1=--ом.

3. На основании данных табл. 5.4 основные теометрнчесхие размеры ответвителя дли области связи составят;

а) отношение

S/t = ZfZ - 2 0,4413 = 0,101; И* 163

6) иеличииа зазора

2dS/t

40,101

\j = 0,45 мы;

SrrsTt 1.-0,10Г в), расстояние между заземленными пластинами (=2d/(l-S/<)=4;01-O.mi) = 4,45 мм,

г) отношение

188,3

L[, S ] =

188,3

-° [21.1,45 - 0,56 (1 - 0.101) = 0,57.

где С„е/е=0,56 (таб1. 5..I);

д) Шнрнна 1П0ЛОСКОВ0Г0 вадиопота в об-ластн связн

(,=4,45 0,57=2,53 мм.

4. Длина области связн иа основании (5.15)

t = X/i VT 20/4-1,45=3.42 см.

5. Ширина плеч (подводящих линий! .полосковых волноводов области связи иа основании формулы (1.406) для

Z,=ZV = 72,5, Ь, = 3,78 мм.

6. Частотные характеристики .переходного ослабления С„ и рабочего затухания Ci2, построенные по формулам (5.8), i(5.9), изображены на рис. 5.11.

7. Рабочий диапазон иагтравлеииого отвегаителя npjt условии, что неравномерность иереходиого ослабления не ирепишаст AC\s = =0,5 дБ, на основании графика (рнс. 5.11.1) Д/=<)0%.

вие

РИС 3 11. Частотные характеристики наиравленного ответвителя

с БлектромагиитиоГЕ связью.

6. Основные параметры направленмол-о ответвителя при рассогласовании плеч, согласно формулам (5J11)-(5ЛЗ) равны: переходное ослабление

20l£

1 -0,05 0,5-1-0,1 (1 - 0.5) 0,707(1 -1-0.05)

рабочее затухание

1 0,05-0.5--0,1 (1 -0,5) C 3i201g - ------

направлениость

С, - 21) 1Ц

(1 4- 0,1) V 1-0,5 (I --П.ОП) (1-0.12-0.1)

= 2.64 дБ; = 2,4 дБ; = 18 дБ;

(I -I-0.12) (0.05 + 0,1) V\ -0,5

КСВИ* 1 0,5(0,1--0.5)-0.1

На рис. 5.12 изображена конструкция направленного ответвителя, соответствующая полученным результатам расчета. Рабочие плечи расположены с одной стороны, благодаря чему можно более просто построить многофункциональные устройства, .например балансные схемы с фазированием.

0,45

Рис. .5.12. Конструкция ответвителя с электромагнитной связью на симметричном полосковом волноводе.

При.\<ер 2. Рассчитать печатный двухшлейфиый направленный ответвитель на симметричном шлосковом волноводе. Диэлектрик ПТ-З е=2,9. Толщина диэлектрика d=2 мм. Центральная длина -волны ?.=10 см. .Переходное ослабление Cis=i6 дБ.

1. Нормнроваииая проводимость шлейфов -(формула (5.18))

ni = /шг = I/V anti Ig 0,61 = 0,58.

2. Нормированная проводимость отрезка полоскового волновода, заключенного между шлейфами, (табл. 55) Voi =V\ + Г/3 = 1,115.

3. Приведенная длина шлейфов с учетом коррекции по графику рис 5.9 для Х=10 см /ш/Хоп.=0,21.

4. Нормированная пронодимость lot с учетом коррекции .по графику рис. 5.10 }ot = l,14.

5. Характеристические сопротивления шлейфов и отрезков между ними соответственно раииы (5.16):

2 ,=50/0,5в=в6 Ом; Z , =60/1,14=44,9 Ом.