- •1.5. Спрямовані восьмиполюсники
- •1.5.1. Параметри спрямованих відгалужувачів і сфери їх застосування
- •1.5.2. Класифікація спрямованих відгалужувачів
- •1.5.3. Спрямовані відгалужувачі
- •1.5.3.1. Спрямований відгалужувач з двома отворами зв’язку
- •1.5.3.2. Відгалужувачі зі спрямованими елементами зв’язку
- •1.5.3.3. Спрямованні відгалужувачі у коаксіальному, смужковому та оптичному
- •1.5.4. Нвч мости
- •1.5.4.1. Шлейфний міст
- •1.5.4.2. Подвійний хвилевідний трійник
- •1.5.4.3. Кільцевий хвилевідний міст
- •1.5.4.4. Щілинний хвилевідний міст
- •1.5.4.5. Мости Ланге
- •Висновки
- •Запитання та завдання
- •Висновки
- •Запитання та завдання
1.5.4.4. Щілинний хвилевідний міст
К онструктивно (рис. 1.155) щілинний міст (ЩМ) являє собою два хвилеводи, що мають спільну вузьку стінку. Частина спільної стінки вирізана й на цій ділянці утвориться розширений хвилевід.
П
Рис. 1.155
потужність, що надходить до кожного з входів моста, поділяється нарівно між протилежними плечима;
коливання в цих плечах зсунуті між собою за фазою на /2.
Розглянемо принцип його роботи. На схемі моста (рис.1.156) можна виділити три ділянки. Ділянки I і III складаються зі стандартних прямокутних хвилеводів. Ділянка II являє собою розширений прямокутний хвилевід, у якого розмір а' широкої стінки збільшений удвічі в порівнянні зі стандартним хвилеводом, тобто а' = 2а
П
Рис. 1.156
4 навантажені на погоджені навантаження. Основна хвиля, що поширюється в плечі 1, буде збуджувати розширений хвилевід. Так як хвилевід збуджується несиметрично, то виконуються умови збудження не тільки основної хвилі Н10, але й хвиль Н20, Н30 і т.д. Однак з діаграм типів хвиль, побудованих для стандартного (рис. 1.157.а.) і розширеного (рис. 1.157.6 ) хвилеводів, видно, що на середній довжині хвилі умова поширення виконується тільки для коливань Н10 і Н20, тому що для них:
,
де = 1,4а — середня довжина хвилі робочого діапазону для стандартного хвилеводу.
Рис. 1.157
На початку спільного хвилеводу (перетин а-а) обидві хвилі збуджуються одночасно, тому, як видно з рис. 1.156, в перетині а-а, що прилягає до хвилеводу 1, хвилі Н10 і Н20 будуть у фазі, а в перетині а-а, що прилягає до хвилеводу 2, — у противофазі. Вони збуджують у плече 2 коливання основної хвилі однакової амплітуди, але у противофазі і компенсують друг друга. Отже, у плече 2 енергія не надходить й воно виявляється електрично ізольованим від плеча 1. Тому вся енергія, що надходить із плеча 1, буде передаватися в напрямку перетину б-б.
Критична довжина хвилі для Н20 менше, ніж для Н10, тому, як видно з виразу:
хвиля Н20 буде поширюватися з більшою фазовою швидкістю. До перетину б-б хвилі прийдуть із різними фазами. Різниця фаз хвиль Н10 і Н20 в перетині б-б залежить від довжини спільного хвилеводу (довжини щілини) і визначається по формулі:
У
Рис. 1.158
Я кщо довжина щілини обрана так, що = 90°, то в плечі 3 й 4 надходить однакова енергія (рис. 1.159). Коливання Е3 і Е4 в цих плечах в обох випадків (рис. 158, 159) зсунуті між собою за фазою на /2 (отже, ЩМ – квадратурний пристрій).
П
Рис. 1.159
Якщо розглянути випадок збудження щілинного моста одночасно через два плеча, то виявиться, що й щодо цього він поводиться інакше, чим подвійний трійник.
Рис. 1.160
Скориставшись теоремою косинусів, можна показати [3], що
Рис. 1.161
Рис. 1.162
Розглянемо питання конструювання ЩМ. З діаграми типів хвиль (рис. 1.157) видно, що в короткохвильовій частині робочого діапазону стандартного хвилеводу ( ) в
розширеному хвилеводі ЩМ буде виконуватися умову для поширення хвилі Нзо. Якщо врахувати, що фактична ширина розширеного хвилеводу дорівнює a/=2a+ 2δ, де δ —
товщина стінок хвилеводу, то нормальна робота ЩМ неможлива навіть на середній хвилі робочого діапазону.
Для розширення робочого діапазону моста широку стінку спільного хвилеводу зменшують. Практично розмір широкої стінки спільного хвилеводу вибирають рівним а0≈ 1,94a (рис. 1.163).
С
Рис 1.163
. Тому що ,то після простих перетворень одержимо
(1.80)
де,
У реальному випадку на величину фазового набігу впливають неоднорідності, обумовлені кінцями щілини, а також реактивні поля хвиль вищих типів (Н30, Н40 і т.д.), які можуть збуджуватися в спільному хвилеводі. У цьому випадку частина енергії відгалужується в плече 2, тому Рз ≠ Р4. Для ослаблення цього ефекту в центрі спільного хвилеводу розміщують ємнісний узгоджувальний штир 1 (рис. 1.163). Розміри штиря підбираються експериментально.
К
Рис. 1.164
Області застосування ЩМ такі ж, що й подвійного трійника, але найбільше застосування він знайшов у ферітових циркуляторах фазового типу.
ЩМ, у порівнянні з іншими хвилевідними мостами, більш широкосмуговий, має більшу електричну міцність, його конструкція найбільш компактна.