Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
2. Гибридный кольцевой мост с обращением фазы.Этот тип кольцевого моста выполняется путем замены полу вол нового отрезка на сосредоточенный фазовращатель
Рис. 4.4. Эквивалентная схема кольцевого моста длины X со Реализация таких фазовращателей на НПЛ или СПЛ не очень проста. Это связано с технологией изготовления (сверление отверстий в слое диэлектрика, пайка токонесущих проводников и пр.). Более простую конструкцию имеет гибридное кольцо с фазовращателем Шифмана [260], выполненным на четвертьволновом отрезке связанных ЛП. Однако проблема частотной независимости фазовращателя здесь не решена, равно как не решена и проблема широкополосности в гибридном кольце с фазовращателем на связанных ЛП [264, 265]. Широкополосное гибридное кольцо хорошо реализуется при использовании в одной секции кольца механически скрученной на 180° СПЛ [261, 262]. В этом случае слой диэлектрика имеет отверстие, в котором проводники ограниченной ширины СПЛ соединяют проводники СПЛ со слоями металла. Такой фазовращатель можно использовать в диапазоне от сотен мегагерц до десятков гигагерц. Фазовращатель с механической скруткой проводников можно выполнить (как это сделано, например, в [266]) с помощью сочетания гальванического перехода НПЛ НПЛ и шлейфного перехода НПЛ - НПЛ (см. гл. 3). В этом гибридном кольце проводник НПЛ переходит с одной стороны слоя диэлектрика на другую, а затем с помощью металлических перемычек возвращается на начальную поверхность (рис. 4.5, а). При этом осуществляется поворот фазы сигнала на 180°. Учитывая широкополосные свойства используемых переходов, полоса рабочих частот гибридного кольца составляет более октавы. Наиболее эффективно можно построить фазовращатели на шлейфных переходах между различными типами ЛП. Например, на комбинации СЩЛ и КЛ, переброс фазы в которых осуществляется металлическими перемычками [267]. В каком-то смысле перемычки все же ограничивают применение фазовращателей из-за технологической сложности изготовления. На рис. 4.5, б приведено гибридное кольцо, выполненное в нескольких слоях диэлектрика (эквивалентная схема этого кольца представлена на рис. 4.4, б). Одно входное плечо моста выполнено на СПЛ, а другое — на СЩЛ, расположенной между слоями диэлектрика. Две секции кольца между входными плечами выполнены на НПЛ, проводники которых расположены на внешних сторонах слоев диэлектрика и соединены со слоями металла СПЛ, а общий слой металла НПЛ - с проводником СПЛ. Секции кольца в области соединения с плечом на СЩЛ заканчиваются четвертьволновыми разомкнутыми шлейфами, а СЩЛ - четвертьволновым короткозамкнутым шлейфом внутри кольца. В середину секций кольца включены "выходные плечи на НПЛ. Полученное гибридное кольцо, помимо широкополосности, имеет уникальное свойство — входные плечи расположены рядом. Во всех же известных мостах между выходными плечами расположено входное плечо. Благодаря смежному расположению входных и выходных плеч довольно просто (это мы покажем ниже) реализуются диаграммообразующие схемы, в которых решается задача пересечения коммутирующих линий с высокой степенью развязки. Аналогичное гибридное кольцо можно выполнить в одном слое диэлектрика с расположением НПЛ и СЩЛ по разные стороны слоя диэлектрика (рис. 4.5, в). Но при этом теряется уникальное физическое свойство смежности выходных плеч. Методы расчета гибридных кольцевых мостов, включая задачи анализа и синтеза, достаточно хорошо разработаны [268—273]. Мы рассмотрим наиболее общую схему гибридного кольца (рис. 4.4), в которой учитываются паразитные типы волн, возникающие в Рис. 4.5. (см. скан) Синфазно-противофазные кольцевые мосты длины неоднородностях В силу симметрии схемы относительно оси
где
Элементы волновой матрицы рассеяния определяются с помощью подстановки (2) в формулы перехода
Из анализа волновой матрицы рассеяния следует, что при возбуждении одного из входных плеч на два выходных плеча поступают синфазные либо противофазные сигналы с равными амплитудами, а развязка противоположных плеч определяется энергией возбуждаемых паразитных типов волн. В реальных устройствах выходные плечи кольцевых мостов, как правило, нагружены на согласованные нагрузки, поэтому
Идеальная развязка между противоположными плечами кольца
из которого видно, что высокая направленность гибридного кольца возможна при выборе наикратчайшего расстояния между диаметрально противоположными плечами — В случае выполнения условия (5) волновая матрица рассеяния преобразуется в известную матрицу [275]:
где При отсутствии потерь в линиях передачи волповая матрица рассеяния гибридного кольца упрощается [248]:
где Согласно (6) можно оценить потери, вносимые ЛП кольца. В случае малых потерь
Из сравнения выражений (1) и (8) видно, что потери в гибридном кольце с обращением фазы меньше, чем в В приведенных расчетах предполагалась частотная независимость фазовращателя. При учете длины шлейфов фазовращателя в гибридном кольце (рис.
где элементы матриц
При заменах четвертьволновых шлейфов, разомкнутых на НПЛ, металлическими перемычками, а короткозамкнутого шлейфа на СЩЛ - кругом, вырезанным в слое металла (рис. 4.5, г), волновая матрица рассеяния сведется к известному выражению (7). Свойства гибридного кольца можно определить из условия унитарности матрицы рассеяння (закон энергетического баланса)
в котором
Выражение (10) показывает, что на любой частоте при идеальном согласовании существует идеальное деление мощности; если отраженная волна изменяется с равной пульсацией, то коэффициент деления мощности имеет одинаковую неравномерность. Полученные теоретические результаты проверялись экспериментально на макетах гибридного кольца с обращением фазы. Макеты были изготовлены на диэлектрических подложках толщины В рассмотренных мостах плечи были включены в кольцо последовательно. Применением комбинации последовательного и параллельного включения плеч можно значительно снизить габариты гибридного кольца.
|
1 |
Оглавление
|