Волноводный направленный ответвитель

Волноводный направленный ответвитель (рис.3.2в) с отверстиями для связи состоит из основного волновода с плечами 1 и 2 и вспомогательного волновода с плечами 3 и 4 . Связь между волноводами осуществляется через отверстия, прорезанные в общей стенке волновода.

Принцип работы НО основан на возбуждении с помощью элементов связи во вторичном волноводе волн, смещенных по фазе таким образом, что волны, распространяющиеся в одном направлении, интерферируя суммируют амплитуды, а в противоположном - вычитают.

Рассмотрим этот процесс на примере волноводного НО с двумя отверстиями. Если основной волновод согласован, то в нем распространяется только бегущая волна, например от плеча 1 к плечу 2. Во вспомогательном волноводе каждое отверстие возбуждает волны, распространяющиеся в обоих направлениях.

Амплитуды волн, возбуждаемые отверстиями, одинаковы, если считать отверстия идентичными.

Фаза колебаний в сечении I отверстия определяется фазой бегущей волны в основном волноводе и отличается от фазы колебаний в сечении II отверстия на величину 2 πd/λ.

В плечо 3 вторичного волновода волны от обоих отверстий приходят в одинаковой фазе. Разность фаз волн, приходящих к плечу 4, составляет Δφ=4πd/λ.

Если выбрать расстояние равным d=λ/4, то к плечу 4 волны будут приходить с разностью фаз равной Δφ=π, т.е. в направлении плеча 4 распространение волны не будет. Такой направленный ответвитель относится к типу сонаправленному.

В общем случае. Когда в основном волноводе распространяется как падающая, так и отраженная волны, НО обеспечивает возможность направленного ответвления и раздельной регистрации мощности падающей и отраженной волн.

Идея подобного устройства была впервые сформулирована А.А. Пистолькорсом и М.С. Нейманом в 1940 году.

В реальном НО наблюдается некоторое прохождение энергии в обратном направлении вследствие неточности изготовления, отклонения длины волны от расчетной и наличия рассогласования нагрузки во вспомогательном волноводе.

Направленность волноводного НО обычно не превышает 20-25 дБ и эта величина быстро уменьшается при отклонении от расчетной длины волны. Величина переходного затухания зависит от размеров отверстий для связи.

Для расширения рабочей полосы частот. Увеличения направленности и связи применяется многодырочный НО, который можно рассматривать как комбинацию нескольких двухдырочных ответвителе.

Отверстия имеют одинаковые размеры и расстояние между ними равно λ/4.

При достаточно сильной связи можно создать НО с переходным затуханием в 3 дБ, обеспечивающим деление мощности поровну между двумя выходными плечами. Такой ответвитель эквивалентен по свойствам двойному волноводному тройнику.