Направленные ответвители и мостовые схемы

Рисунок 1.14 Волноводно-щелевой мост

Рисунок 1.15 Векторные диаграммы, поясняющие работу волноводно-щелевого моста

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). 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 |S13| = |S14|. Из условия унитарности

определим эти элементы:

отсюда матрица рассеяния будет

(6)

В (6) ш - 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:

(7)

Проанализируем с помощью (7) различные случаи работы моста.

. В плечо 1 включен генератор, создающий волну а 1 = а. Все остальные плечи нагружены на согласованные нагрузки а 2 = a3 = а 4 = 0. Из (7) имеем

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 обычными тройниками является отсутствие связи между выходными плечами 3 и 4.

. 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

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.

. Ко входам 1 и 2 снова подключены два генератора, создающие одинаковые по амплитуде, но сдвинутые по фазе на 90° поля а 1 = а; a2 = ja; а 3 = а 4 = 0. Из (7) следует, что

(8)

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 применяется 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 значительно большие, чем может обеспечить один транзисторный или диодный генератор СВЧ; в этом случае системы суммирования мощностей нескольких генераторов строятся на основе мостовых схем. Из равенств (8) 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 мостовых схем удобно сравнивать сигналы двух изолированных друг от друга источников. Если поддерживать разность фаз двух сигналов равной р / 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

Энергия теперь поступает только в плечо 3. Изменяя сдвиг фаз между сигналами а 1 и a2 в пределах ±р/2, можно мощности в выходных плечах разделить в любом отношении.

Лучшие статьи по информатике

Проектирование устройств электронной техники
Курсовой проект является одним из этапов изучения дисциплины «Электрические цепи и микросхемотехника» и имеет своей целью приобретение навыков проектировани ...

Элементная база для построения цифровых систем управления
Микроэлектроника - это комплексная область знаний, объектом изучения и разработки которой являются функционально сложные ИС, их структура, технология, диагн ...

Структура металл-диэлектрик-полупроводник
В МДП-транзисторе с поликремниевым затвором n-типа нужно рассчитать пороговое напряжение и построить диаграмму зависимости порогового Напряжения от кон ...