- •1.1. Загальні характеристики хвилевідних трактів ткс
- •1.1.1. Призначення і склад типового хвилевідного тракту телекомунікаційних
- •1.1.2. Загальні принципи конструювання пристроїв і трактів нвч
- •1.1.3. Вибір типу лінії передачі і її розмірів
- •1.1.4. Особливості експлуатації хвилевідних трактів
- •Висновки
- •Запитання та завдання (див. Також мод.1)
- •1.2. Багатополюсники нвч і методи їхнього опису
- •1.2.1. Хвильова матриця розсіювання
- •1.2.2. Хвильова матриця передачі чотириполюсника
- •1.2.3. Зв’язок елементів матриць передачі та розсіювання
- •1.2.4. Хвильові матриці простих чотириполюсників та восьмиполюсників
- •Висновок
- •Запитання та завдання
- •1.3. Чотириполюсники нвч
- •1.3.2. Хвилевідні зчленування
- •1.3.2.1. Контактні зчленування
- •1.3.2.2. Безконтактні зчленування
- •1.3.2.3. Гнучкі зчленування
- •1.3.2.4. Обертові зчленування
- •1.3.4. Хвилевідні поглинаючі навантаження
- •1.3.5. Хвилевідні атенюатори
- •1.3.5.1. Поглинаючі змінні механічно керовані атенюатори
- •1.3.5.2. Фіксовані атенюатори на смужкових лініях
- •1.3.5.3. Граничні атенюатори
- •1.3.6. Фазообертачі
- •1.3.7. Перетворювачі поляризації (поляризатори)
- •1.3.8. Хвилевідні фільтри типів хвиль
1.3.4. Хвилевідні поглинаючі навантаження
Це оконечні пристрої хвилевідного тракту, що служать для поглинання ЕМЕ.
Поглинання ЕМЕ відбувається в спеціальному поглинаючому матеріалі (поглиначі) з великими втратами, у якому ЕМЕ перетворюється в теплову. Поглинання навантаження
використовується як еквіваленти антен РЕС, у вимірювальній техніці, в окремих пристроях. Якщо поглинається вся енергія, то навантаження називається погодженим. У реальних погоджених навантаженнях Кс= 1,02 - 1,05 у діапазоні частот (10-15)%.
Розрізняють навантаження малої (до декількох ватів) і великої потужності.
Конструктивне навантаження – це закорочений на кінці відрізок хвилеводу, в якому встановлюється поглинач з поверхневим або об'ємним опором. У першому випадку використовуються діелектричні пластини (рис.1.24.а), покриті поглинаючим шаром (графітом, розпорошеним металом), що має опір порядка декілька сотень Ом на 1 см2. Пластини встановлюються паралельно електричним силовим лініям. Для узгодження пластини мають один або два скоси.
Об'ємний опір виконується у вигляді суцільних клинів з полізаліза, керографіта, азбоцементу та ін. (рис. 1.24.б, в).
Рис. 1.24
1.3.5. Хвилевідні атенюатори
Атенюатори (ослаблювачі) служать для регулювання рівня потужності сигналу, що проходить по хвилевідному тракту ТКС. Вони класифікуються:
за принципом дії на:
- поглинаючі;
- граничні;
2) за ступінню регулювання на:
- фіксовані (дискретні ступінчасті);
- змінні;
3) за способами регулювання на:
- механічно керовані;
- електрично керовані.
Основним параметром атенюатора є ослаблення (L = РВХ / Рвих), що зазвичай вимірюється в децибелах.
Принцип дії поглинаючих атенюаторів полягає в зменшенні рівня передавальної потужності за рахунок перетворення частини ЕМЕ хвилі, що поширюється по пристрою, в теплову.
Конструктивно атенюатор є відрізок того чи іншого хвилеводу з двома фланцями, усередині якого знаходиться діелектрична пластина з поглинаючим шаром. Якщо пластина нерухома, то атенюатор є фіксованим. Якщо рухлива, то змінним.
1.3.5.1. Поглинаючі змінні механічно керовані атенюатори
Зміна положення пластини і тим самим регулювання ослаблення виробляється за допомогою механічного або електричного привідного механізму, що знаходиться зовні, і пов'язаного зі шкалою, відградурованою в dВ.
Найбільше вживання отримали наступні змінні механічно керовані атенюатори:
у вигляді поглинаючої пластини у відрізку прямокутного хвилеводу, розташованої паралельно вузьким стінкам з можливістю переміщення до центру хвилеводу (рис. 1.25);
Рис. 1.25 Рис. 1.26
2) у вигляді поглинаючої пластини у відрізку прямокутного (коаксіального) хвилеводу, що змінює глибину свого занурення в хвилевід через невипромінюючу щілину по центру широкої стінки прямокутного хвилеводу (рис.1.26) (через зовнішній провідник коаксіального відрізку хвилеводу) - атенюатори ножового типу;
3) у вигляді поглинаючої пластини у відрізку круглого хвилеводу, що повертається навколо своєї осі – поляризаційні атенюатори (рис.1.27).
Рис. 1.27
Рис. 1.28
Для розуміння механізму варіювання ослабленням ЕМХ в атенюаторах перших двох типів необхідно пам'ятати розподіл поля основної хвилі по широкій стінці прямокутного хвилеводу (див. рис. 1.28.б, на якому приблизно показаний процес проходження хвилі у відрізку прямокутного хвилеводу з поглинаючою пластиною, розташованою паралельно вузьким стінкам). Як видно з рисунків 1.26, 1.27 і 1.28, тонка діелектрична пластина, покрита шаром поглинаючого матеріалу (графіт, шар металу, товщина якого менша
глибини проникнення, і т. д.) розміщена паралельно лініям електричного поля. Під впливом поля в поглинаючому шарі виникає струм провідності, що і приводить до загасання хвилі, що поширюється. Оскільки амплітуда вектора Е хвилі Н10 змінюється уздовж широкої стінки, то переміщуючи пластину у цьому напрямку, можна в широких межах змінювати величину загасання L, що вноситься. Максимальне L виходить при розташуванні пластини в центрі широкої стінки, мінімальне - поблизу вузької. При цьому для зменшення початкового ослаблення поглинаючий шар наноситься на поверхню, найближчу до бічної стінки.
Для зменшення віддзеркалень кінці пластини загострюють. При фіксованому положенні пластини величина L залежить від її довжини, параметрів діелектрика і властивостей поглинаючого матеріалу.
Атенюатори ножового типу (рис.1.26) мають перевагу у тому, що дозволяють отримати нульове ослаблення при повному виведенні пластини з хвилеводу. Ослаблення таких атенюаторів до 30-40 дБ,
Загальний недолік: не можуть поглинати великий рівень потужності через відсутність примусового охолоджування поглинача. Також до недоліків можна віднести:
- залежність L від частоти;
- зміна фазового зрушення, що отримується хвилею при її поширенні з входу на вихід, при зміні загасання, що вноситься, оскільки переміщення пластини викликане зміною фазової швидкості хвилі, що поширюється;
- зміна згасання, що вноситься, з часом через старіння матеріалів.
Як видно з рис.1.27 поляризаційний атенюатор складається з трьох хвилевідних секцій. Крайні секції виконані у вигляді плавного переходу від прямокутного хвилеводу до круглого і здійснюють трансформацію структури поля основної хвилі прямокутного хвилеводу Н10 в структуру поля основної хвилі круглого Н11 і навпаки. Всередині кожної секції встановлена поглинаюча пластина, причому в крайніх секціях посередині перетину
і паралельно широким стінкам. Середня секція, що виконана у вигляді відрізку круглого хвилеводу, може повертатися разом з поглинаючою пластиною довкола подовжньої осі.
Принцип дії атенюатора основано на зміні ступіні поглинання ЕМХ при зміні кута поглинаючої пластини відносно структури поля основної хвилі в другій і третій секціях. У першій секції хвиля Н10 проходить без ослаблення, оскільки її вектор Е перпендикулярний
поглинаючій пластині. Якщо поглинаюча пластина у відрізку круглого хвилеводу орієнтована паралельно поглинаючим пластинам крайніх секцій, то атенюатор практично не ослаблює ЕМХ. При повороті середньої секції, коли розташована в ній поглинаюча пластина утворює з пластинами крайніх секцій кут , складова поля, паралельна пластині , поглинається, а друга складова , перпендикулярна поглинаючій пластині, проходить без ослаблення у бік третьої секції, де вона виявляється орієнтованою під кутом до поглинаючої пластини третьої секції.
У свою чергу, складова Е2 в третій секції розкладається на дві складові:
- паралельну пластині та
- перпендикулярну їй.
Складова поглинається в третій секції, а на вихід атенюатора проходить складова
Таким чином, згасання, що вноситься поляризаційним атенюатором, залежить лише від кута повороту поглинаючої пластини в середній секції.