НИИ одного нл генераторов к. п. д. ячейки тем выше, чем большее число генераторов объединяет ячейка. Если выйдет из строя несколько генераторов одновременно, сделанный выше вывод остается справедливым независимо от числа и номера вышедших из строя генераторов. Так, для схемы рис. 7.14,о мощность на выходе суммирующей ячейки при отказе нескольких генераторов меняется следующим образом:

Число отключенных генераторов 2 3 4 5 С 7 Мощность Р,в„ Вт..... 4,5 3,125 .2,0 1,125 0,5 0,125

В табл. 7.4 даны значения мощности на выходе каждого моста суммирующей ячейки в занисимости от номера и числа выходящих из строя генераторов.

ТАБЛИЦА 7.4

Мощность на выкоае моста. Вт. нрн отклеочснни генератора

Полученные результаты относятся к случаю, когда генераторы СВЧ имеют одинаковую мощность. При нснользоваинн в сумматоре СВЧ разных генераторов

ТАБ.ПИиА 7.5

Мощность потерь в .1алчастной нагрузке Вт,

при отказе генератора

пм.чодная мощность будет зависеть от номера вышед-HHIX ИЗ строя генераторов.

Распределение потерь в балластных нагрузках зависит от схемы. Результаты расчета потерь суммирующей Ц11ейки, состоящей из восьми генераторов мощностью I Вт, включенных по цепочечной схеме (рис. 7.14,о), сведены в табл. 7.5.

Из данных табл. 7.5 видно, что наибольшая мощность рассеивается в звене с отключенным генератором, величина ее растет с увеличением номера звена, приближаясь к мощности отдельного источника СВЧ колебаний, равной 1 Вт.

§ 7.5. Расчет суммирующих ячеек

Суммирующая ячейка для 8 генераторов, выполненная по схеме попарно-последовательного сложения, имеет идентичные звенья, расчет которых не представляет трудностей. Поэтому целесообразно провести расчет суммирующей ячейки, выполненной по цепочечной схеме (рис. 7.10), у которой звенья разные.

Предположим равенство выходных сопротивлений генераторов балластных Ro и нагрузочных Ry т. е. R,=Rn = R6=R- Тогда характеристические сопротивления квадратных мостов, из которых состоит суммирующая ячейка, будут соответственно равны

Геометрические размеры моста с учетом конкретных величин сопротивлений определяются по методике расчета конструкций кольцевых мостов (гл. 4).

Для обеспечения условий баланса схемы необходимо, чтобы колебания генераторов / и 7 отставали по фазе от колебаний генераторов 2, 3, 4, 5, 6, 8 на 90°, что достигается увеличением длины входных плеч генераторов i и 7 на четверть длины волны. Таким образом, длина линии связи между звеньями 1г„=А + к/2 + Ш.

Характеристически! сопротивления входных нлеч Z i должны быть р.чкиы R. Балластные нагрузки выбираются такими, чтобы мощность рассеяния на них, как это видно из анализа результатов, приведенных в табл. 7.5, не превышала 0,8Рвх<.

Расчет практических схем сумматоров поясним примерами получения в выходной аагрузке мощности Явых, превышающей 200 Вт, при мощности-каждого генератора Я,=Я1=1 Вт.

Пример 1. В качестве суммирующей ячейки Б используем рассчитанную выше ячейку из восьми генераторов, включенных по попарно-последовательной схеме {рис. 7.7, 7J10). С учетом затухания па одно звено Pi=0,3 дБ и затухания на полосковые переходы Э„-=0,2 дБ получим суммарное затухание ичейк,н .р j =(3.0,3)-f0,2=s =il.l дБ. .

Мощность на выходе ячейки Paui в с учетом суммарного затухания и одноваттных входных генераторов будет равна 6,2 Вт, а па выходе моста Л175.

Ри15=(РвыхВ1+Р.ы1Ш);1р! (раз) =111,6 Вт.

Аналогично для последующих мостов получим; Рмз1=21,68, Pm6j=40,5, P ,27=75,6; P 255=I4i1,3 Вт и P 5ii=264 Вт.

С учетом затухания на соединительном переходе йп=0,2 дБ мощность на выходе сумматора (рис. 7.15) Рвых=252 Вт. Таким образом, 1ВИД31М, что суммарнаи мощность значительно превЫ'шает требуемое значение. Дли получен.ия мощности Рвы1=200 Вт, как показали предварительные расчеты, можно вместо моста M5II при-менить иеравноплечий мост (М399) с коэффициентом деления 1,64, на вход плечей которого будут соответственно подаваться мощности цепочек 32Б и - Функциональная схема цепочки 18Б изображена на рис. 7.116. Мощность на выходе цепочки 18Б с учетом потерь в пассивных элементах схемы Рмзээ=вЗ,4 Вт, а на выходе сумматора

Явь,х. = 200.1 Вт.

Таким образом, для получения заданной мощности потребуется 400 генераторов, 395 равноплечих мостов, 3 нераэноплечнх мосга с коэффициентом делении т = 2, один мост с m=.l,64 и 399 балластных резисторов с допустимой мощностью рассеиния не вденее I Вт.

Исходная ячейка Б может быть сформирована из тех же шосьмн генераторов, соедщяенных по цепочечной схеме (рис. 7Л0). В этом случае необходимое число ячеек сумматора при условия аналогичных потерь мощности на звено н соешшительные переходы равно 50.

Пример 2. В качестве исходного элемента используется ячейка нз 9 генераторов, включенных по п-последовательной схеме. Звено такой ячейки представляет собой трехвходныП кольцевой мост (рис. 7.6,6). С учетом затухании на один мост рк=0,3 дБ и на переходы -0=0,2 дБ суммарное затухание ячейки Ре=0,8 дБ, При этом мощность на выходе ячейки {М4} составит 07,5 Вт, а на вы- ходе моста М13 будем меть Рм[з = 21,а Вт.

Аналогично на выходе мостон М40 и MJ2i Я„4и=59.5 Вт; Рм121-1167,0 Вт.

Для -получепия требуемой выходной мощности 200 Вт необходимо применить на выходе сумматора нера1Вноплешп мост с коэффи-

8Б

32Б

PfiblX

Рис. 7,15. Пример построения сумматора по попарно-последовательной схеме суммирования.

циентом деления п1-.1;7,П/5Ч,5 = 2,в1. Тогда мощность па выходе cyWAiaropa, тгрсдсгаплснгюго иа р'ис. 7.17,

Явых1 = (Ям Л- Яи.!1)/Р, (раз) = (167,0 -Ь 59,5)/1,12W 200,3 Вт.

Так'им образом, для обеспечения требуемой вел'ичины мощности на выходе сумматора потребуется 324 генератора, 161 трехвходиой кольцевой мост и один неравноплечий мост с т = 2,81. Число бал-

В

№

6Б

-КМ399

Рис. 7.16. Функциональная схема сумматора с неравноплечимн мостами.

М2д

j Is I27 \si

Рис. 7.17. Ячейка сумматора с использованием З-входовых кольцевых мостов.

ластпых сопротивлений - 484. Мощность рассеяния па них не превышает 1 Вт. П случае затухания на один кольцевой мост Рп = =0 4 дБ число генераторов возрастает до 366 шт.

Пример 3. В качестве суммирующего элемента мспользуется ячейка из 8 гснерагоров .(рнс. 7.1в). Звеяьи в такой ичейке представляют собой трехдецибельные направленные ответвите. с одним

-Г

г

Рис. 7.18. Схема построения сумматора с направленными ответвнте-лями иа связанных полосковых волноводах.

разомкнутым плечом. С учетом затухания на один направленный ответвитель .р, =0,2 дБ и на соединительные переходы Рп=0,2 дЬ суммарное затухание ячейки = (0,2-3) 4-0,2-0,8 дБ.

Мощность иа выходе исходной ячейки равна 6,67 Вт, а на выходе моста М15 будем иметь (рнс. 7.1-5):

P li= 1Р.ыцб1-1-Р.ы> б!)/Рио (р,з)=12,7 Вт. Для остальных звеньев аналогично получаем

Р„ =24,2, Р ,в!=46,0; P i!, = 87,6 и Pm2s =167 Вт.

Проведенные расчеты показывают, что требуемая мощность может быть получена при подключении к выходному мосту звена MJ5 и цепочки из 80 генераторов с выходной мощностью 59 Вт. Указанную цепочку можно сформировать из двух неравиоплечих мостов М302 и MS34 с коэффициентами деления соответственно mi = J т,=\ 5 выполненных на кольцевых мостах с затуханием р„-1),3 дь, м 77 трехдецибельных направленных ответвителей с разомкнутым плечом. Мощность на выходе такого сумматора

Р.ы.= (467-Н59)Л,12 = 200,15 Вт. Таким Образом для получения мощности Р=200 Вт необходимо иметь 336 генераторов, 332 направленных ответвителя, три нерагвно-плечих качьцевых моста и три балластных резистора.

гоо

Ре:/ультаты расчета пракгическнх схем сумматоров сослспы II табл. 7,6.

ТАБЛИЦА 7.6

Топологическая схема сумматора зависит от типа полоскового волновода, на базе которого конструируются отдельные ячейки, материала диэлектрической подложки, заданной величины выходной мощности и выбранного типа сумматора. Расчет геометрических размеров токонесущей полоски сумматора производится в соответствии с методикой расчета отдельных элементов (гл. 1, 4-6).

Глава 8

ПОЛОСКОВЫЕ СВЧ АНТЕННЫ

Малый вес и объем полосковых волноводов и узлов на них, незначительная стоимость изготовления благодаря применению прогрессивных технологических методов привлекают к ним внимание конструкторов СВЧ устройств. Полосковые волноводы, кроме того, обладают хорошей температурной стабильностью, легко воспроизводятся в производстве, у них отсутствует частотная дисперсия. Развитие полосковых волноводов ограничивается, пожалуй, лишь их сравнительно малой пропускаемой мощностью. Однако в подавляющем батьшнн-стве узлов этот параметр не является критичным (в частности, в СВЧ цепях радиоприемных устройств).

Перечисленные выше свойства полосковых волноводов позволяют использовать нх при конструировании антенн СВЧ. Методами печатной технологии можно изготовлять полосковые конструкции в любых количествах и значительно дешевле, чем объемные волноводные или коаксиальные, а техника фотогравирования нозво-