3.4.2. Синфазные гибридные соединения

Возможны также гибридные соединения, в которых выходные напряжения синфазны или противофазны. Такая цепь может быть выполнена на основе кольцевой линии передачи; например, обычное кольцо размером [176], показанное на рис. 3.15, а, имеет четыре последовательно включенных плеча, расположенных геометрически под углами соответственно 0, 60, 120 и 180°. В случае идеального гибридного кольца сигнал, входящий в плечо 3, вызывает появление в плечах 2 и 4 синфазных сигналов, в то время как при подаче сигнала в плечо 1 в тех же самых плечах возникают равные по величине противофазные сигналы. Матрица рассеяния тогда принимает вид

но описание поведения системы в диапазоне частот требует знания дополнительных комплексных величин.

Для точной работы кольца средний диаметр его выбирается таким образом, чтобы углу 60° соответствовало расстояние в четверть длины волны; очевидно, деление мощности и изоляция будут

зависеть от частоты. Согласование различных плеч достигается правильным выбором размеров кольца. Волновые сопротивления кольца и плеч должны быть связаны соотношением

Омические потери в волноводах приводят [22] к тому, что изоляция на расчетной частоте остается конечной; область сопряженности можно расширить за счет небольшого отклонения от величин, приведенных в уравнении (3.36).

Рис. 3.15. Гибридные кольца на волноводах. Частота Сечение волновода а — длина окружности ; б - длина окружности

Результаты вычисления [81] отклонений в делении мощности [133] и фазовых соотношений приведены в табл. 3.2 для различных уходов от расчетной частоты волновод при этом имеет сечение

Таблица 3.2 Характеристика гибридных колец

В видоизмененном гибридном кольце одно или несколько последовательно включенных плеч заменено плечами с параллельным включением, имеющими сопротивление и включенными на расстоянии в четверть длины волны от места прежнего

подключения. Другой вариант кольца получается при включений Между любой парой плеч отрезка с длиной, кратной целому числу полуволн, В примере [204], приведенном на рис. такие отрезки включены между всеми плечами; хотя при этом усиливается частотная зависимость, однако в области миллиметровых волн более удобна открытая структура.

Путем замены [175] отрезка длиной три четверти длины волны четвертьволновым отрезком и фазосдвигающим элементом, не зависящим от частоты, было создано широкополосное гибридное кольцо на коаксиальных линиях [206].

Рис. 3.16. Гибридные Т-образные системы на волноводах: а — узкополосная система для частоты на волноводе сечением ; б - широкополосная система для частоты на волноводе сечением

В другой конструкции, которая удовлетворительно работает в полосе ±25% с центральной частотой питание четвертого плеча осуществляется с помощью симметрирующего устройства последовательного типа, причем расположено оно таким образом, что между двумя плечами существует плоскость симметрии [3]. Было также исследовано гибридное кольцо [277], в котором деление мощности между двумя выводами могло быть сделано произвольным путем подбора волновых сопротивлений отрезков кольца между плечами. Коэффициент деления мощности пропорционален квадрату отношения волновых сопротивлений двух отрезков кольца. В экспериментальной полосковой модели на частоте было получено значение указанного выше коэффициента, равное 3,98 дб при изоляции 28 дб.

Комбинированное Т-образное соединение в плоскостях образует другую гибридную схему, для которой деление мощности и изоляция не зависят от частоты. Матрица рассеяния определяется выражением

Гибридные Т-образные соединения могут выполняться из коаксиальных линий [108] или из волноводов, как показано на рис. 3.16, а. Соединение тогда обладает следующими свойствами: а) при подключении генератора к последовательному плечу 4 токи в главных плечах 2 и 3 равны по величине и противофазны, а связь с параллельным плечом 1 отсутствует; б) при включении генератора в плечо 1 токи в плечах 2 и 3 равны по величине и по фазе, а связи с плечом 4 нет. По принципу суперпозиции легко показать, что волна, входящая в плечо 2, делится пополам между плечами 1 к 4, не ответвляясь в плечо 3.

Рис. 3.17. Модификации гибридных Т-образиых систем: а — конструкция для больших мощностей; двойной тройннк, сложенный вилкой в плоскости в — двойной тройник, сложенный внлкой в плоскости Н. (См. [91].)

Описанное Т-образное соединение сконструировано так, что представляется согласованным со стороны любого плеча, если три других плеча нагружены на согласованные нагрузки. Саксон и Миллер [145] показали, что широкополосную характеристику можно получить в том случае, если высоту основного и параллельного плеча уменьшить вдвое. Для этого необходимо скомпенсировать лишь небольшую остаточную реактивную проводимость последовательного плеча, в то время как параллельное плечо может быть согласовано с помощью симметрично расположенного штыря или диафрагмы. Один из образцов для частоты давал в полосе частот ±5% КСВН, меньший 1,1, и направленность больше 50 дб. Макет, созданный на частоту изображен на рис.

Для работы при больших пиковых мощностях пригодно Т-образное гибридное соединение, предложенное Лотом и показанное на рис. 3.17, а; как видно, согласующие элементы хорошо скруглены для уменьшения пробоя напряжения. Компактные гибридные Т-образные соединения могут быть получены путем складывания главных плеч. Двойной тройник, сложенный вилкой в плоскости Е, можно получить из обычного двойного волноводного тройника, если отогнуть симметричные плечи назад так, чтобы их центровые линии (в данном случае уже не совпадающие) оказались параллельными центровой линии плеча Е, как изображено на рис.

Аналогично двойной тройник, сложенный вилкой в плоскости Н, может быть получен, если симметричные плечи отогнуть назад так,

чтобы они были параллельны плечу H (рис. 3.17, в). В одном из двойных тройников, сложенном вилкой в плоскости Е и выполненном на волноводе сечением на входе плеча был уменьшен до 1,8 простым выбором формы раздваивающегося элемента [74]. Прибавление обычных согласующихся элементов давало в диапазоне частот величину КСВН в плече а в плече Изоляция симметричных плеч была лучше, чем 28 дб, допустимая мощность волновода в плече. Е равнялась