ОТВЕТВИТЕЛИ С РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СВЯЗЬЮ

Система связанных волноводов. Если на участке длиной I удалить общую стенку между двумя металлическими прямоугольными волноводами (рис. 15.16) либо сблизить два

диэлектрических волновода (рис. 15.17а), то на этом участке образуется система связанных волноводов, в которой могут существовать волны двух типов. При подаче в плечи 1 и 4 волн равных амплитуд, синфазных в сечении В, в общем волноводе образуется синфазная волна. Если фазы волн в плечах 1 и 4 противоположны в сечении В, то на участке взаимодействия создается антифазная волна.

Рис. 15.16

Рис. 15.17

Фазовые скорости синфазной и антифазной волн в дисперсных системах различны. Обозначим соответствующие фазовые коэффициенты через

где

Величину назовем линейным коэффициентом связи. Она растет при сближении волноводов, изображенных на рис. 15.17, или с ростом ширины щели между волноводами, показанными на рис. 15.16. В пределе, если щели нет или волноводы расположены очень далеко друг от друга, электромагнитная связь между ними отсутствует и обе волны распространяются на участке со скоростью, равной фазовой скорости волны в уединенном волноводе. Тогда

Пусть возбуждено только плечо 1 связанных волноводов, показанных на рис. Представим это возбуждение суперпозицией синфазной и антифазной волн: Тогда в сечении

На произвольном расстоянии от начала участка связи с учетом ф-л (15.19) получаем

В системе связанных волноводов за счет разности скоростей синфазной и антифазной волн возникают пространственные биения. Из рис. 15.176 видно, как изменяются амплитуды волн. Волна постепенно переходит из одного волновода в другой, а затем обратно. Длина на которой этот цикл завершается, называется периодом пространственных биений. Из ф-л (15.20) очевидно, что с учетом (15.19) находим

Таким образом, участок связанных волноводов является направленным ответвителем. Он имеет две плоскости симметрии и описывается канонической матрицей вида (15.5), если приняты меры по устранению отражений на концах участка связи. В соответствии с ф-лами (15.20), имеем

где

Так как зависят от частоты, переходное ослабление ответвителя, определяемое элементом меняется в диапазоле частот. В зависимости от длины участка I схема служит ответвителем со слабой, связью мостом или ответвителем с полной связью

Этот класс ответвителей реализуется на волноводах, обладающих существенной дисперсией (иначе нельзя получить неравные скорости В трактах с металлическим прямоугольным волноводом широко используется щелевой ответвитель. Ожидается многообразное применение ответвителей с распределенной связью в диэлектрических волноводных трактах от миллиметрового диапазона до оптического.

Щелевой волноводный ответвитель использует распределенную связь между двумя прямоугольными волноводами с волной типа через широкую щель в общей узкой стенке. Для его нормальной работы необходимо, чтобы на участке взаимодействия (рис. 15.18) возбуждались и распространялись две волны: синфазная и антифазная В то же время волна в любом из плеч возбуждает ряд волн высших порядков Поэтому ширину указанного участка волновода выбирают такой, чтобы волна в рабочем диапазоне частот не распространялась:

Узел согласован идеально в том случае, если в сечениях и С отсутствует отражение синфазных и антифазных волн, возбужденных, например, в плечах 1 и 4. Антифазная волна по своей структуре соответствует сумме волн в плечах 1 и 4 (рис. 15.186); отражение в сечении В возможно из-за уступов на конце общей стенки и при сужении волновода (если Структура волны типа на общем участке заметно отличается от структуры волн в плечах 1 и 4 (рис. 15.18а), в сечениях возбуждается довольно интенсивное реактивное поле. Для согласования ответвителя в плоскости щели помещают дополнительные отражатели синфазной волны: полусферу в середине участка, два штыря на расстояниях от краев щели и т. п. Эти элементы не влияют на антифазную волку поле которой в плоскости щели равно нулю. Хорошее согласование ответвителя можно получить в полосе частот порядка 10%. Фазовая скорость волны больше, чем волны так как Соответственно фазовые коэффициенты

что и определяет элементы в матрице (15.22) рассматриваемого соединения. При узел является волноводным щелевым мостом. Этот тип волноводного моста по компактности, простоте конструкции и удобству включения в волноводный тракт превосходит другие типы волноводных мостов.

Рис. 15.18