Устройства сверхвысоких частот. Малков Н.А - 29 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Волноводно-щелевой мост – система достаточно широкополосная. Полоса рабочих частот моста с ёмкостным винтом
на уровне 3 ± 0,5 дБ составляет 12…20 %; направленность моста при этом
D
> 20 дБ.
Волноводно-щелевой мост является ответвителем первого типа, и его матрица рассеяния описывается формулой (3.6).
Определим элементы матрицы
S
моста и с помощью этой матрицы проанализируем его работу. При этом выясним области
применения мостовых схем. В мостовой схеме мощности в выходных плечах одинаковы, поэтому |
S
13
| = |
S
14
|. Из условия
унитарности
1
2
14
2
13
=+ SS
,
0
13
*
14
14
*
13
=+ SSSS
определим эти элементы:
2
1
1413
== SS
;
2
1413
π=ψ−ψ
, отсюда матрица
рассеяния будет
[ ]
=
ψ−
001
001
100
100
2
j
j
j
j
e
S
j
. (3.13)
В (3.3) ψ – набег фазы на участке от входа до начала окна связи; этот набег фазы одинаков для всех плеч, и мы его
опустим, т.е. плоскости отсчёта расположим близко к окну связи.
Напишем уравнение [
b
] = [
S
] [
a
] в развёрнутом виде:
( ) ( )
( ) ( )
.
2
1
;
2
1
;
2
1
;
2
1
214432
213431
ajabajab
ajabajab
+=+=
+=+=
(3.14)
Проанализируем с помощью (3.14) различные случаи работы моста.
1. В плечо
1
включен генератор, создающий волну
а
1
=
а
. Все остальные плечи нагружены на согласованные нагрузки
а
2
=
a
3
=
а
4
= 0.
Из (3.14) имеем
2
3
a
jb =
,
2
4
a
b =
. Поля в плечах
3
и
4
имеют одинаковые амплитуды. Поле в плече
3
опережает по
фазе поле в плече
4
на 90°.
В этом режиме мост работает как делитель мощности. Достоинством такого делителя мощности по сравнению с обыч-
ными тройниками является отсутствие связи между выходными плечами
3
и
4
.
2. К плечам
1
и
2
подключены два генератора, создающие на входах одинаковые синфазные поля
а
1
=
а
2
=
а
;
а
3
=
а
4
= 0.
Тогда
( )
j
a
b += 1
2
3
;
( )
j
a
b += 1
2
4
. Мощности генераторов сложились, и сумма поделилась поровну между плечами
3
и
4
.
Поля в выходных плечах в фазе и сдвинуты на 45° по отношению к входных волнам. Влияния одного генератора на другой
нет, так как плечи
1
и
2
развязаны.
3. Ко входам
1
и
2
снова подключены два генератора, создающие одинаковые по амплитуде, но сдвинутые по фазе на
90° поля
а
1
=
а
;
a
2
=
ja
;
а
3
=
а
4
= 0. Из (3.14) следует, что
( )
2
2
2
1
3
a
jaab =+=
;
( )
0
2
1
4
=−= aab
. (3.15)
Теперь в плече
3
поля сложились в фазе, а в плече
4
– в противофазе.
Мощность обоих генераторов проходит только в плечо
3
. Такой режим работы мостовой схемы очень широко применя-
ется на практике.
Первое применение – сложение мощности двух генераторов в общей нагрузке. Особенно большое применение он имеет
в микроэлектронике. Мощности современных СВЧ – полупроводниковых приборов пока невелики. Зачастую требуются зна-
чительно большие, чем может обеспечить один транзисторный или диодный генератор СВЧ; в этом случае системы сумми-
рования мощностей нескольких генераторов строятся на основе мостовых схем.
Из равенств (3.15) видно, что в плече
3
образуется сумма полей, в плече
4
– их разность. Это позволяет на основе моста
строить различные балансные схемы: балансные смесители, балансные детекторы, фазовые детекторы. С помощью мосто-
вых схем удобно сравнивать сигналы двух изолированных друг от друга источников. Если поддерживать разность фаз двух
сигналов равной π / 2, то их можно сравнить по амплитуде. Уравняв их амплитуды – осуществить сравнение по фазе.
Если изменить фазы входных сигналов так, чтобы
а
1
=
ja
;
а
2
=
a
, то аналогично получим
2
2
4
a
jb =
,
b
3
= 0. Энергия те-
перь поступает только в плечо
3
. Изменяя сдвиг фаз между сигналами
а
1
и
a
2
в пределах ±π / 2, можно мощности в выходных
плечах разделить в любом отношении.
4. Фазовращатель на основе волноводно-щелевого моста. Поместим в выходных плечах
3
,
4
короткозамыкающие
поршни. Поршни расположены на одинаковом расстоянии от окна связи и перемещаются совместно (рис. 3.15). Теперь вы-
ходные волны
b
3
и
b
4
будут отражаться от поршней и тем самым образуют входные волны
а
3
и
а
4
, равные
θ
−=
2
33
j
eba
,
θ
−=
2
44
j
eba
, где θ – электрическая длина участка от окна связи до поршня. Теперь найдем выходные волны
b
1
и
b
2
. Из (3.14)
получим

Страницы