-(35

Рис. 13.05.2. Детали конструкции З-децибсльного направленного от. ветвитЕлн, в котором используется конфигурация типа прокладка .

Средняя частота полосы пропускания ответвителя 1 Ггц. 1 - настроечные винти 4-10 (всего 8 шт.); медиь.е листы: / - отверстия лля винтов; IV - медные проводники. Все размеры в мм

Размеры полосок определяются значения Zj, и Zoo, вычисляемые из иа V Ег, получаем У erZ(i =205 ом

после чего находим =0,373. При использовании ф-лы (5.05.17) для s/ft = 0.08 (поскольку при определении Zoo наиболее важны поля между самими полосками) получаем значение ау/й = 0.337. Разные значения величины wlh при расчете по двум формулам указывают на приближенность этнх формул.

В данном ответвителе использована величина wlb = = 0,352, т. е. лежащая между-отмечениыми двумя теоретическими значениями. Эта величина была получена приближенным методом еще до-вывода расчетных ф-л (5.05.16)

и (5.05.17). Расстоянием-

между концами полосок и боковыми стенками металлического экрана сделано достаточно большим, чтобы экран не оказывал заметного влияния на сопротивления для четного и нечетного типов колебаний.

На рис. 13.05,2 приведен другой удобный для применения при сильной связи тип печатной конструкции [13], а иа рис. 13.05.3 - его экспериментальные характеристики. Этот ответвитель рассчитан для работы на 50-омиую нагрузку прв переходном затухании 2,8 дб иа средней частоте полосы, так как поглощение в диэлектрике с относительной диэлектрической проницаемостью £, = 2,77 оказалось достаточным, чтобы уменьшить передачу в плечо 2 на 0.2 дб. следующим образом. Умножив выражений (13.02.5) и (13.02.6), и V e,Zoo = 32,8 о.и. Далее из.

ф-лы (5.05.20) определяем - =4,82, выбираем g/ft =0,096, а из рис. 5.05.5 получаем d/g=0,445. После этого из графиков иа рис. 5.05.6 и 5,05.7 находим- =0,55 и =0,115. Используя эти

величины и значение - =1,81, определенное по ф-ле (5.05.18), получаем из ф-лы (5.05.21) c/ft = 0,108. Затем из рис. 5.05.8 находим - =,105, а из ф-лы (5.05.22а) получаем а/Ь = 0,284. е

Поскольку ширина полоски с получилась слишком малой по сравнению с размером Ь, краевые поля на каждой из сторон полоски (ее ребер) взаимодействуют между собой и уменьшают ее

Рис. 13.05.3. Экспериментальные характеристики З-децибельного про тивонаправленного ответвителя, конструкиин которого приведена на рис. 113.05:2.

А н В - карактернстикн направленности соответственно с фиксированными и регулируемыми нагрузками

т

Рис. 13.05.4. Обозначения конструктивных размеров для 3-де-цибельного ответвителе со свизам-ными проводниками конечной толщины

полную емкость. Поэтому величину с необходимо увеличить согласно выражению (5.05j22e), В результате получаем окончательное значение с1Ь = 1,42.

Последовательные индуктивные неоднородности, внесенные углами в каждом плече ответвителя, скомпенсированы посредством емкостных винтов (см. рис. 13.06.2), встроенных симметрично относительно средней плоскости ответвителя так, чтобы предотвратить возбуждение паразитного колебания ТЕМ между наружным.и пластинами. Такой метод коррекции оказался гораздо более эффективным, чем добавление емкостных петель иепосредствеиио к самим полоскам.

Направленный ответвитель с сильной связью может быть получен и при использовании толстых полосок 114]. как показано на рис. 13.05.4. Достаточная их толщина обеспечивает механическую жесткость конструкции. Следовательно, опорами для проводников могут служить тонкие диэлектрические шайбы с малым отражением, подобные опорным шайбам центральных проводников коаксиальных линий. В некоторых случаях проводники могут быть укреплены непосредственно в переходах, в каждом нз четырех плеч, причем для компенсации появляющихся неоднородностей необходимо использовать в этих плечах емкостные настроечные винты.

В качестве примера, иллюстрирующего нахождение размеров связанных проводников четвертьволнового ответвителя описанного типа, рассмотрим его расчет при переходном затухании на средней частоте 2,8 дб и 50-омных нагрузках (тогда переходное затухание в пределах ширины полосы в октаву будет равно 3,0+0.3йб).

Из выражений (13,02.5) и (13.02.6) получаем соответственно

Zii = 127,8 ом и Zo =19,6 ом. а ф-ла (5.05.20) дает величину - =

=8,13. Затем произвольно выбираем толщину полосок так, чтобы

Ь = 0.1. Далее из рис. 5.05.9 получаем s/fc=0,015 и -е- = 0,578, а

в

нз рнс. 5.05.М- -1 =1,2 и .из выражения (5.05.18) =2,95.

Затем, используя выражение (5.05.23). определяем =0,396.

Для того чтобы снизить до минимума влияние неоднородностей, лучше всего выбрать размер г><0,1л, где X -длина волны в диэлектрике, заполняющем поперечное сечение. При этом длина связанных полосок будет равиа 0,25Л на средней частоте полосы.

На рнс. 13.01.23 была показана своеобразная конструкция, пригодная для сильной связи, предложенная Коном [7]. На рис. 13.05.5 - 238 -

представлен ее полностью экранированный вариант. Две коаксиальные передающие линии размещены рядом друг с другом. Их внутренние проводники Л и В полностью разделены, а внешние - сливаются и превращаются в один двухствольный проводник С длиной в четверть длины волны. Он поддерживается диэлектрическими опорами (на рисунке не показанными), его потенциал плавает относительно потенциалов внутренних проводников А. В и потенциалом металлического экрана D. Прояодиик А соединяет

б&тт пиши

Рис. 13.05.5. Конструктивная схема двухствольной конфигурации связанных линнй; а. - поперечное сечение; б - вид сверху; в - вид сбоку

плечи 3 к 4. а проводник В - плечи / и 2. Волновое сопротивление проводника С. находящегося внутри экрана D, обозначается через Zoi, а каждой из двух коаксиальных линий внутри проводника С - через Zo2.

Как и ранее, анализ проводится с помощью четного и нечетного типов колебаний. При нечетном типе колебаний потенциалы проводников А к В равны по величине, но Противоположны по знаку, а потенциал проводника С ранен нулю. Поэтому

Z =Z . (13.05.1)

При четном типе колебаний каждая внутренняя коаксиальная линия i проводники Л или В вместе с внешним проводником С) будет последовательно соединена с половиной внешней лнини (С - внутренний проводник, О - внешний). Это объясняется тем. что npv .-водник С с плавающим потенциалом пропускает токи, текущие от его внутренней поверхности к внешней, и, значит, эти поверхности будут соединены последовательно. Отсюда следует, что [7]

Z . = Z ,-b2Z ,. (13.05.2)

Теперь сопротивления связи определяются, как и ранее, с помощью выражений (13.02.4) -(13.02.6).

Выше было показано, что, например, для ответвителя с переходным затуханием 2,7 дб при Zo = 50 ом сопротивление Zor должно равняться 127,8 ом, а Zo -19,6 ом. Решая ур-иия (13.05.1) и (13.05.2) относительно Zo, и Zoj, получаем Zoi = 54,l ом, Zo2= 19,6ол.

В экспериментальной модели 7] проводник С образовывали две спаянные вместе трубки, каждая с наружным диаметром - 239 -

6,35 мм. Толщина стенки каждой трубки была равна 0,559 мм, а ее внутренний диаметр - 5,232 .мм. Диаметр внутренних проводников А а В составлял 3,785 мм, что давало величину сопротивления Zo2=19,6 ом. Размеры наружной линии с сопротивлением Zoi определялись по графикам волнового сопротивления полосковой линии с прямоугольным внутренним проводником, приведенным на рис. 5.04.16. При этом величина t равнялась 6,35 мм, а эффективная ширина ш) была определена путем приравнивания площадей поперечных сечений. Тогда ш = 1-1-- (=1,786(. Из рис. 5.04.16 находим расстояние между параллельными пластинами 6=18.92 мм.

Волновое сопротивление каждой из четырех линий, выходящих из ответвителя в области, где внутренние проводники поворачиваются на 90° по направлению к четырем разъемам (см. рнс. 13.05.56), должно равняться 50 ом. Для указанной области (с круглым внутренним проводником между заземленными пластинами) были выбраны следующие размеры: диаметр внутреннего проводника - 3,175 мм, расстояние между пластинами 6 = 5.79 (прн Этом получается линия с волновым сопротивлением 50 ож(7]). Поскольку расстояние между пластинами 6 меньше толщины проводника С (равной 6,35 мм), следует предусмотреть маленький зазор между плоскостью перепада размеров (ступенчатым изменением размера 6 от 18,92 до 5,79 мм) и областью связн. Это ясно показано на рис. 13.05.56. Величина зазора была взята равной 1,27 мм.

Для двух экспериментальных ответвителей, рассчитанных на средние частоты 500 и 1500 Мгц, получены значения направленности, равные 29 дб н более в пределах ширины полосы в октаву [7]. Был выполнен и трехсекционный ответвитель со средней секцией описанного типа; для двух других использовались конфигурации, показанные на рнс. 13.01.2а 1Т\.

13.06. Типичные конструкции односекционньгх направленных ответвителей на связанных передающих линиях с волной ТЕМ и слабой связью

В этом параграфе рассматривается теоретический расчет ответвителей с волной ТЕМ, работающих иа 50-омные сопротивления нагрузки при переходном затухании 20 дб а средней частоте полосы. На этой частоте длина каждого ответвителя / = 0,25?., где ?. - длина волны в диэлектрике, окружающем связанные линии. Для того чтобы максимально уменьшить влияние неоднородностей, расстояние 6 между наружными пластинами в этих ответвителях должно быть не более 1/10 длины .волиы на самой большой рабочей частоте.

На рис. 13.06.1й показано поперечное сечение одного из таких ответвителей. Толщина ( связанных проводников обычно пренебрежимо мала. Считая, что проводники поддерживаются диэлек-- 240 -

триком с относительной диэлектрической проницаемостью ег=2,56, который полностью заполняет поперечное сечение^н используя выаження (13.02.5) (13.02.6), получаем: Ve,Z e=88.5 ом; V erZo =72,3 ом. Тогда из рис. 5.05.3а находим значение s/b=0,32, а из рис. 5.05.36 - значение ш/6=0,715.

Поперечное сеченне ответвителя другого типа приведено на рис 13.06.16. Допустим снова, что толщина ( связанных проводников и толщина проводников, образующих щель шириной d, прене-

1)

Рис. 13.06.1. Обозначение размеров для 20-децибельного ответвителя с краевой (а), со щелевой (б) связью внутренних полосковых проводников и с круг.тыми связанны-мп проводниками (в)

брежимо малы. Длина этой щели равна, разумеется, четверти длины волны на средней частоте полосы. Диэлектрик, поддерживающий проводники, имеет относительную диэлектрическую проницаемость Ег = 2.56. Выражения (13.02.5) и (13.02.6) дакп значения V,Zoe=88,5 ом и V erZoo = 72,3 ом. Величина 1 e,Zoo равна У BrZo - волновому сопротивлению несвязанной линии, и поэтому из рис. 5.04.1а получаем ш/6=0,86. Далее при помощи выражений (5.05.7)-<(5.05.10) находим rf/6 = 1.05.

Наконец, поперечное сечение третьего типа ответвителя показано на рис. 13.06.1в. В нем нет необходимости применять диэлектрик в качестве опоры для проводников, кроме того, поскольку здесь используются круглые проводники, такой ответвитель лучше всего применять для устройств большой мощности. Из выражений (13.02.5) и (13.02.6) находим Zo,=55,3 ом и Zoo = 45,2 о.и. Затем из ф-лы (5.05.11) получаем s/6=l,01, а из ф-лы (5.05.12)-d/b = 0,59.

13.07. Вывод расчетных формул для односекционных направленных ответвителей иа связанньсх передающих линиях с волной ТЕМ

На рис. 13.07.1а схематически показан направленный ответвитель а связанных передающих линиях, в каждом плече которого имеется активное сопротинление нагрузки Zo. Он возбуждается - 241 -