3.3.3. Системы с полной передачей мощности

Особые конструктивные задачи возникают в том случае [103], когда переходное ослабление направленного ответвителя лежит в диапазоне дб. Ответвитель шлейфного типа [133, 188] был проанализирован путем сведения его к двум двухплечим системам. Для этого в плоскость симметрии ответвителя помещают сначала магнитную стенку, а затем электрическую. Эти стенки рассекают шлейфы в поперечном направлении. Характеристика направленного ответвителя была затем выражена через свойства полученных производных цепей. Эта работа была продолжена с целью создания некоторых практических конструкций, обладающих переходным ослаблением от 0,3 до [122, 132, 232]. Четырехшлейфный направленный ответвитель с чебышевским распределением, предназначенный для полной связи, имел переходное ослабление 0,2 и 2 дб для значений равных 1,1 и 1,2 соответственно. Направленный ответвитель со связью 3 дб с пятью шлейфами, распределенными по биномиальному закону, обладал [89] в диапазоне меньшим 1,1, направленностью, большей 25 дб, и постоянным в пределах дб коэффициентом деления мощности.

Более эффективная передача мощности достигается с помощью распределенной связи [50, 78, 116]. На данной частоте амплитуда колебаний при измерении длины области связи изменяется в основной линии по закону косинуса [79] и во вспомогательной линии по закону синуса. Максимальная связь достигается при длине, кратной нечетному числу четвертей волны. Для получения нужного переходного ослабления область связи можно оборвать в любой точке.

В работах [121, 147, 153, 192] были даны некоторые расчетные соотношения. В ответвителе типа «трансвар», разработанном Томиясу и Коном [170] и показанном на рис. 3.14, а, возбуждение вспомогательного волновода осуществляется длинной щелью, снабженной рядом поперечных проволок. Как видно из амплитудного распределения на рис. 3.14, б, имеет место полная передача

мощности из основного во вспомогательный волновод. Граничные условия, обеспечивающие такое амплитудное распределение, могут быть, по существу, удовлетворены путем наложения двух распространяющихся видов колебаний (рис. 3.14, в), которые примерно равны по амплитуде, но отличаются по фазовой скорости.

Рис. 3.14. Направленный ответвитель типа «трансвар» с полной передачей: а — вид в разрезе, сечеиие волновода ; б и в — распределение поля; на антисимметричный вид отверстия не влияют, в то время как симметричный вид замедляется. (См. [170]).

На антисимметричный вид колебаний проволочная сетка влияния не оказывает, в то время как для симметричного вида колебаний она представляет определенную нагрузку, в результате чего фазовая скорость уменьшается. Пространственные биения этих двух видов являются, таким образом, другим способом объяснения чередования потока мощности из основного волновода во вспомогательный и обратно по мере изменения длины области связи.

Типичный ответвитель, выполненный на волноводе сечением имел решетку из 21 проволочки длиной с расстоянием между центрами на входе составлял около 1,1. Когда были открыты 8, 14 и 22 окошка, ответвление

Мощности равнялось Соответственно 30, 70 и 100%. На краях -ной полосы пропускания с центральной частотой ответвляемая мощность уменьшалась на 5%, что следовало ожидать из зависимости величины связи от частоты.

Частотная зависимость может быть исключена путем применения конструкции Кука [35]. Если, например, коэффициенты изменения фазы двух волноводов, весьма отличаясь на одном конце области связи, затем непрерывно изменяются так, что совпадают в ее середине и затем опять отличаются (имеют противоположный знак) на другом ее конце, то имеет место почти полная передача мощности. Более того, эта передача не зависит от коэффициента связи, поэтому ответвитель очень широкополосен. Полная передача мощности возможна в том случае, когда отношение фазовых коэффициентов будет бесконечным.

Фокс [53] показал, что полная передача в реальном направленном ответвителе может быть получена путем одновременного изменения коэффициента связи и коэффициента фазы (остаточное непостоянство мощности при этом существенно ослабляется). Такое искажение структуры колебаний нормального вида является принципом, позволяющим получить любое ответвление мощности в ответвителе в очень широкой полосе частот. В случае двух волноводов, у которых в зависимости от длины области связи коэффициент связи изменяется синусоидально, а разность фазовых коэффициентов — косинусоидально, полная передача мощности достигается при электрической длине а связь на уровне 3 дб — при длине в Используя области связи надлежащей длины, можно добиться любого деления мощности. В одной конструкции такого ответвителя волноводы были связаны по общей узкой стенке щелью с плавно изменяющейся шириной, положение которой вдобавок подбиралось так, чтобы получить необходимое изменение резонансной ширины волноводов.