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

Разработка сети передачи данных Нуринского РУТ Карагандинской области на основе создания цифровых РРЛ
Оцифрованные магистрали, на базе которых строятся современные сети передачи информации, должны быть стандарта SDH (Synchronous Digital Hierarchy -это синхро ...

Проектирование системы атмосферной оптической связи
В настоящее время на мировом рынке САОС прочно заняли определенную нишу, так как эта технология является вполне достойным конкурентом стационарной радиосвя ...

Цифровой таймер для насоса
Устройства способные облегчить жизнь в быту, уже давно заполнили наши дома. Данное устройство, как раз одно из таких, и предназначено для периодического зап ...