Принципиально такие схемы могут Пметь любое число входов, о.чиаки при /1>3 число требуемых балластных резисторов (п-i)n/2 заметно возрастает и может стать неприемлемым. .

Исходя нз вышеизложенного, оптимальным -входным балансным мостовым сумматором будет сумматор с ЧИС.П0М входов п=3, изображенный на рис. 7.6,6. Каждая сторона многоугольника представляет Х/4 отрезок волновода с характеристическим сопротивлением.

I-т

Г1\ [£j

Рис. 7.7. Схема попарио-послецовательиого суммирования.

которое в 3 раз больше входных и нагрузочных сопротивлений, В сумматоре такого типа отсутствуют недостатки, присущие У-мосту.

Таким образом, представляется 1Возможность создания сумматоров, с числом генераторов не только N=2\ но и N = 3, что важно для получения необходимой мощности с различным числом СВЧ приборов.

Следует отметить, что для всех сумматоров мостовые схемы должны быть равноплечими при сложении колебаний генераторов с равными мощностями и неравноплечими при сложении колебаний генераторов с любым соотношением мощностей. В случае сложения мощностей с соотношеннем P,/P(i = m необходимо, чтобы мощность при подключении одного генератора делилась между -нагрузкой и балластным сопротивлением в отношении т, а мощность другого генератора в отношении 1/т, при этом потери в балластных сопротивлениях отсутствуют.

Если для получения заданной мощности требуется сложение колебаний большого количества генераторов, 184-

можно воспользоваться -последовательным сложсщюм. Такой способ позволяет осуществить суммирование без потерь мощности М = п' генераторов (где / - любое целое число). Сумматор с попарно-последовательным сложением мощностей (п=2) для восьми генераторов

Рис. 7,8. Схема суммирования с использованием трехвходовых кольцевых мостов.

Г1...Г8 показан на рис. 7.7. Здесь в качестве мостов (М1...М7) могут быть применены обычные балансные кольца, шлейфные направленные ответвители и трех-децибельные направленные ответвители на связанных полосковых волноводах с одним разомкнутым плечом.

Т т т т

Рис. 7.9. Цепочечная схема суммирования.

Сумматор с -последовательным сл.ожением ( =3) для девята генераторов (Л'=9) изображен на рис. 7.8. Здесь в качестве мостов должны использоваться трехвходовые кольцевые мосты. Число мостов при этом значительно меньше, чем в сумматоре рис. 7.7 и может быть определено по формуле

М^=0,5(Л'-1).

В общем случае необходимое число мостов при -последовательном сложении мощности отдельных генера-

торов pacciiiTuiuiritii но формуле

Л^1 = (Л^-!)/( -!). где п - Ч1ГГЛО плеч мостового соединения, предназначенных для подключения генераторов.

Суммировать мощности произвольного числа генераторов с любым соотношением мощностей можно по цепочечной схеме, основанной на последовательном сложении колебаний в неравноплечих мостах (рис. 7.9).

Рнс. 7.10. Эквивалентиаи схема включения мостов сумматора.

Используя этот принцип, можно в одном звене моста складывать мощности двух одинаковых генераторов, в следующем звене - суммарную мощность первых двух с мощностью третьего и т. д.

Цепочечный метод также удобен конструктивно, особенно с точки зрения включения СВЧ приборов. Длины волноводов связи между звеньями моста выбираются в соответствии со значением фаз э. д. с. генераторов, включенных за Волноводами связи (рис. 7.10).

При построении любой мостовой схемы параметры ее должны быть выбраны исходя из условия равновесия и получения заданного входного сопротивления. В процессе работы генераторов возможно выключение одного из них, поэтому при проектировании сумматоров нужно учесть возникшие потери в балластных сопротивлениях, а также потери в случае изменения амплитуды и фазы напряжений, создаваемых генераторами. Представляет также интерес рата мостового устройства при изменении величины нагрузочного сопротивления относительно-номинального значения.

§ 7.3. Анализ мостовых схем сумматоров

Рассмотрим простейшую мостовую схему сумматора с использованием одного моста и определим зависимость мощностей в основной и балластной нагрузках от

соотношения мощностей и разности фаз двух складываемых колебаний.

Если предположить, что мостовая схема имс-ет идеальное согласование, а все соединения между генераторами, мостом и нагрузками осуществляются через волноводы с длиной, равной кратному целому числу волн, то в нагрузку Ra будут поступать колебания двух генераторов

i, =-AcoS(o.*-b<P.+,L/2); 2 = p=-COS(a>/ + ?,+ /2).

Соответственно в балластной нагрузке Rg будут действовать токи

.6 =cos (orf-{-?, +3,/2); 46 = -pcos( <--f,+x/2).

Хогда мощность в нагрузке будет равна = 0,5 (Р, + Я,) + cos 9 VW,

где (рц=Ч)1-<j)2 - фазовый сдвиг между колебаниями генераторов на входе мостовой схемы. Мощность в балластной нагрузке Rs:

Рб=0,5 (Р, + Р^) - C0S9 \/ Р^,.

Суммаоная мощность, действующая в обеих нагрузках, pH+PsPi + Ps, Если Р^Р^р, то Рп=Р(1 + -cosфlг); Рб=Р(1-сокфй). В случае синфазности токов каждого генератора ((pa=0) мощность на нагрузке складывается (Рн=2Р), а на балластном сопротивлении равна нулю (Рб = 0). Если отключить один из генераторов, мощность оставшегося генератора делится поровну между R и /?б, т. е.

Pi=Pin+Pic; P2=Pi+P№,

где PiH, Pi6 и Pip, Pse - мощности, отдаваемые соответственно первым и вторым генератором нагрузкам Ля . и /?б. Если суммируемые мощности не равны, т. е. Pi=mP2, то, применив неравноплечий мост, обеспечивающий равенство Pw=mP,6, получим

P,6=VmPJ

следовательно.

Тогда мощности генераторов перераспределятся следующим образом; Pi - PiH+PiePmO+m)-при отключении мощности Ра; PiPiH+PiBPmii + i/m)-при отключении Pi.

Таким образом, для сложения разных -мощностей с соотношением PiJP=m необходимо мостовую схему строить так, чтобы мощность первого генератора делилась между нагрузкой и балластным сопротивлением пропорционально соотношению складываемых мощностей, а мощность второго генератора-обратно пропорционально этому соотношению.

Если отключить первый генератор, имеющий мощность Р, = тРг, то в нагрузке выделится мощность Р2ц=Р-2](\-\-т.). При отключении второго генератора PiH=mPi/(l Ч-т). Тогда мощность, выделяющаяся в нагрузке при раздельной работе, по сравнению с суммарной мощностью запишется в виде

( у. Р., 1 Р, \\+т) Р, (1 + т)

где Р, = Л + Л.

Пусть, например, ш = 2. Тогда:

1) при совместной рабэте Р, =2Вт; f>j = 1 Вт; Р^ = ,ЗВт; Р = 0;

2) при раздельной работе

а) Pi=0; Я, = 1Вт; Ps. = 1/ЗВт; Рад = 2/3 Вт; Pjo/Pja = 1/9;

б> Р, == 2Вт; Pi = 0; P.j = 4/3 Вт; Р, = 2/ЗВт; Pi P£ = 4/9.

Нарушение ранее заданных соотношений фаз и амплитуд подводимых токов при совместной работе двух генераторов на общую нагрузку вызовет разбаланс моста. Часть мощности выделяется в балластной нагрузке, что приводит к снижению к. п. д. устройства:

Ч=Р„/(Ри + Рб) = (т Отф + 2 cos ч> + 1 )/(т +

где ф - фазовый сдвиг, при котором ток в балластной нагрузке отсутствует; тф - отношение фактически- подводимых мощностей; m - заданное отношение мощностей, при котором 1] = 100%.

Рассчитанные по этой формуле зависимости к. п. д. от изменения фазового сдвига ф и подводимых мощно-188

Стей даны на рис. 7.П и 7.12, из которых видно, что схемы, предназначенные для сложения разных мощностей, менее критичны к изменению подводимых мощностей и фаз крлебаний.

т

Рис. 7.11. Влияние сдвига фаз генераторов на к. л. д. сумматора.

Характеристические сопротивления дуг балансного кольца для сложения неравных мощностей без потерь определяются нз стедующнх условий: при Ян=Ре=Р

Z = /?K(l--ra)/m; Z,=R /1 +w; Z, = V +mR- Z , = K(l+ra)/m. При этом условие баланса моста имеет вид RnfiZuiZ) = = c/(2eiZ62)-

Рис. 7.12. Зависимость к. п. д. сумматора от соотношения мощностей генераторов.

Характеристические сопротивления двухшлейфного направленного ответвителя для сложения неравных мощностей можно определить из выражений Zg = R Vm/d+m); R Vm, где RRi = Ri, т=Р,1Рг.