Направленные ответвители с распределенной электромагнитной связью

 

Направленный ответвитель с распределенной электромагнитной связью представляет собой систему из двух параллельно расположенных линий, связанных электромагнитным полем. В коаксиальных и полосковых конструкциях электромагнитная связь между линиями достигается за счет близкого расположения линии на некотором участке.

В зависимости от требований к параметрам НО могут быть однозвенные (одноступенчатые) и многозвенные.

Наибольшее распространение получили направленные ответвители с распределенной связью на полосковых линиях. Однозвенный направленный ответвитель (рис.3.3а) имеет полосу частот постоянного переходного затухания близкой к октаве (f _в / f _н = 2).

Рис.3.3 Направленный ответвитель с распределенной связью:

а – однозвенный; б – многозвенный.

 

Выполнение однозвенного направленного ответвителя возможно на одинаковых и неодинаковых связанных линиях. Полосу частот можно существенно расширить, если включить несколько ответвителей (звеньев) каскадно (рис.3.3б). Такой направленный ответвитель называется многозвенным. Он содержит n связанных линий одинаковой длины θ, но различной степени связи. Изменение связи от ступеньки к ступеньке рассчитывается таким образом, чтобы выполнить заданную частотную характеристику переходного затухания (Чебышевская или максимально плоская).

Принцип работы направленных ответвителей с распределенной электромагнитной связью, как и в случае связи через дискретные элементы, основан на возбуждении во второй линии волн, которые, распространяясь интерференцируют так, что в одном направлении создается максимум потока энергии, а в другом – минимум.

В линиях с волной типа Т ответвленная во вторую линию энергия распространяется в направлении, обратном направлению распространения ее в первой линии. Такие ответвители относятся к типу “противонаправленных”.

Анализ направленных ответвителей с электромагнитной связью удобно проводить методом зеркальных отображений. Этот метод применим для полностью симметричных восьмиполосников, обладающих симметрией в двух плоскостях. Согласно этому методу, рассматриваемый ответвитель, представляющий собой полностью симметричный восьмиполосник, разбивается на эквивалентные четырехполосники, работающие в режимах синфазного и противофазного видов возбуждения, или иначе в режиме четных (+ +) и нечетных (+ -) видов колебаний.

Условие идеального согласования области связи и плеч ответвителя выражается зависимостью:

W _ое W _оо = W ² ()

Где W_ое и W_ое – волновые сопротивления для четного и нечетного вида колебаний соответственно;

W – волновое сопротивление входных и выходных плеч ответвителя.

Величина переходного ослабления по средней частоте при θ = π/2 ( где θ = 2πl/λ – электрическая длина участка связи) определяется выражением.

С = 10 lg К ^–2

где К = (W_ое – W_оо) / (W_ое + W_оо)

В диапазоне частот переходное ослабление направленного ответвителя определяется соотношением:

С = 10 lg (1/K²) (1 + (1 - K²) ctg² θ) ()