9.4.3. Узлы полосковых систем

В полосковых линиях можно осуществить короткозамыкающие нагрузки с коэффициентами отражения не менее 0,9 в широкой полосе частот, причем, если это необходимо, такие нагрузки можно сделать перемещаемыми. Для симметричных линий [87] постоянные и переменные аттенюаторы были получены путем введения между полосковым проводником и одной из заземленных плоскостей поглощающей картонной пластины или, что предпочтительнее, пластины из металлизированного стекла. Для максимального затухания поглощающая поверхность должна вплотную прилегать к полосковому проводнику. Приемлемое значение омического сопротивления поглощающей пластины около 100 ом/квадрат.

Цублин [89] показал, что поглощающий диэлектрик должен заполнять пространство между проводниками с возможно меньшим зазором, поскольку в одном частном случае наличие воздушного зазора уменьшало затухание с 50 до 18 дб. Постепенное расширение поверхности поглощающей пластины или среды улучшает согласование нагрузки, но этого лучше добиваться путем отведения переднего края поглощающей пластины в сторону от полоскового проводника [113]; такая нагрузка для несимметричной

полосковой линии в диапазоне позволяет получить КСВН менее чем 1,02.

Были сконструированы узлы [78], в которых входная мощность делится пополам между двумя каналами, причем их выходы сдвинуты между собой по фазе на 90°. Такая конструкция, типичная для симметричной полосковой линии, удовлетворительно работает в полосе частот

Для полосковых линий сконструированы механические переключатели, работающие на частоте которые одновременно имеют время переключения порядка нескольких миллисекунд и развязку не менее 60 дб.

Рис. 9. 14. Типы направленных ответвителей: а — направленный ответвитель с электромагнитной связью; б - шлейфный направленный ответвитель в симметричной полосковой лнинн с высоким (См. [87 и 41].)

В одной из конструкций [84] применен эластичный внутренний проводник, у которого при малом продольном смещении одного конца возникает значительно большее боковое смещение центральной части. Последняя касается внешнего проводника и создает эффективное короткое замыкание. В другом устройстве [43] для переключения был использован вращающийся аттенюатор.

Исследование связи между полосковыми линиями, расположенными в одной плоскости [25], и полосковыми линиями со связью между широкими сторонами [94] показало, что заметный обмен мощностью получается только в области связи, занимающей несколько длин волн [25, 53, 79]. Такой направленный ответвитель был построен [92] для частоты на рис. 9.14, а изображен образец такого ответвителя [87] для частоты выполненного на полосковой линии типа «диэлектрический сэндвич».

Коэффициент связи сильно зависит от расстояния между линиями; более того, при длинной области связи имеется тенденция

к возникновению паразитных видов волн. Более сильная связь получена [41] с помощью линии со шлейфами, изображенной на рис. 9, 14, б; такой направленный ответвитель представляет собой решетку с биномиальным распределением амплитуд и расстояниями между шлейфами, равными четверти длины волны.

Коэффициент связи по мощности зависит от длины и импеданса шлейфов, а направленность определяется размещением шлейфов вдоль основной линии. Изображенный на рисунке прибор выполнен на симметричной плоской линии с большим значением добротности длина шлейфов и расстояние между ними равнялись 25 мм, что соответствовало четверти длины волны в линии на расчетной частоте

Рис. 9. 15. Направленный ответвитель с общей заземленной пластиной и с фазовой компенсацией. Указаны подробности конструкции и характеристики. (См. [34].)

Измеренные характеристики хорошо совпадали с вычисленными. Шлейфные ответвители пригодны для работы лишь в узкой полосе частот и при малых коэффициентах связи. Шлейфы имеют неприемлемо большие значения волновых сопротивлений. Для полосковых линий были сконструированы [100] направленные ответвители с коэффициентом связи 3 дб.

Более удовлетворительный тип направленного ответвителя был разработан Дьюксом [34], в котором две расположенные одна над другой несимметричные полосковые линии связаны через отверстия — щели в общей заземленной пластине. В зависимости от формы этих отверстий и ориентации линии в таком ответвителе можно получить как прямую, так и обратную направленность. Достоинством поперечных щелей является то, что вторая линия возбуждается лишь за счет поперечной составляющей магнитного поля. Решетка из таких щелей использована в изображенном на рис. 9.15 устройстве; для получения направленности в широкой полосе частот длины последовательных щелей изменяются так, чтобы получилось распределение амплитуд в решетке, спадающее к краям.

Чтобы связь была постоянной в широкой полосе частот в решетке применен принцип фазовой компенсации, для чего фазовые скорости в обеих линиях передачи должны быть различны. В несимметричных полосковых линиях это легко сделать, если из одной линии удалить диэлектрик.

Поскольку в полосковых линиях невозможно получить простым путем обычное гибридное Т-образное соединение с последовательным и параллельным плечами, то были найдены [99] другие конструктивные решения. В одной из предложенных конструкций [57] широкополосного гибридного соединения в полосковых линиях используются два двойниковых полосовых фильтра со сдвигом фазы на 180°, как и в симметрирующем трансформаторе, упоминавшемся ранее в разд. 9.4.2.

Рис. 9.16. Гибридное кольцо с обращением фазы в несимметричной полосковой линии. (См. [33].)

Исследования показали, что если нагрузки всех четырех плеч будут иметь одинаковые импедансы, то КСВН в каждом плече не будет превосходить 1,47 в полосе частот а развязка между противоположными плечами составит в этой полосе частот не меньше 20 дб. В литературе описано несколько гибридных колец [3, 59, 73].

Уайлд [87] сконструировал гибридное кольцо для симметричной линии, которое в полосе частот имело КСВН менее чем 1,2, постоянную связи до 0,1] дб и развязку более чем 40 дб.

Более широкая полоса частот была получена Дьюксом [33], использовавшим для выравнивания фазовых набегов в одной части кольца дополнительное изменение фазы на схема и электрические характеристики этого устройства показаны на рис. 9.16.