Гибридные ответвители

Гибридные ответвители предназначены для деления или суммирования энергии высоко­частотных сигналов, при этом взаимное влияние источников должно быть исключено. Кроме того, они должны обеспечивать точные фазовые соотношения выходных сигналов, в особенности это относится к фазовым сдвигам 0° и 0°/180°, так как сигналы с такой разностью фаз необходимы для устройств, работающих в однотактном и двухтактном режимах.

Гибридные ответвители состоят обычно из одного или нескольких широкополосных трансформаторов, подобных описанным в предыдущем разделе, а также из одного или нескольких активных резисторов^1}, служащих для поглощения части мощности, по­ступающей не в противофазе (с нежелательным сдвигом фаз). В качестве трансформато­ров предпочтительно использовать трансформаторы на линии вследствие их широко-полосности и присущих им хороших фазовых и амплитудных балансных свойств, от которых в значительной мере зависит развязка между входами А_х, т. е. взаимное влияние источников сигнала; величина А_х для оптимальной реализации конструкции составляет > 30 дБ в полосе частот до 150 МГц. В равной мере все сказанное относится к величинам собственного затухания а! и КСВ (s). В качестве поглощающих резисторов преимуще­ственно используют безындуктивные металлопленочные резисторы; в случае режимов с большой мощностью сигнала предпочитают тонкопленочные компоненты в микро-полосковом или коаксиальном исполнении.

Прежде всего скажем о цепях с 0° фазовым сдвигом. Их условное обозначение с указанием фазовых соотношений и две функционально идентичные схемы с двумя фазорасщепляющими ветвями R₃, R₄ изображены на рис. 1.27. R_1; R₃ и R₄ представляют собой источники сигнала и нагрузочные резисторы, которые включены в гибридный ответвитель вместе с поглощающим резистором R₂. Обратите внимание на различные значения номиналов сопротивлений. Минимальная рабочая частота Г_М1Ш для входа R_: составляет 0 Гц (!) и вообще зависит от типа используемого трансформатора. Независимо от многочисленных конфигураций R_t и R₂, R₃ и R₄ развязаны между собой.

Схемы 0°-гибридных ответвителей, у каждого из которых имеются две фазорас-щепляющие ветви, приведены на рис. 1.28. На входы можно подключать нагрузки. Для данных схем частотная характеристика входа R_t не начинается от 0 Гц, а определяется частотными свойствами трансформирующей квазилинии.

На рис. 1.29 изображены две схемы 0° ответвителей с четырьмя расщепляющими ветвями. Нагрузки на входах здесь одинаковой величины. Как особое преимущество этих схем следует отметить возможность их реализации с использованием трансформаторов на линии.

Представленные здесь так называемые «столбовые»-структуры²⁾ можно реализовать оптимальным образом в случае четного числа расщепляющих входов, т. е. 2, 4, 6 и т. д. В противоположность этому описанные ниже 4 схемы 0°-гибридных ответвителей свободны от указанных ограничений, но при своей реализации требуют больших затрат. Их условное обозначение с указанием фазовых соотношений, а также две схемы, каждая с двумя расщепляющими ветвями, изображены на рис. 1.30. Входы нагружены на раз­личные сопротивления.

На рис. 1.31 показаны еще две разновидности 0°-схем, которые имеют одинаковые входные сопротивления.

На рис. 1.32 представлены две схемы 0° ответвителей, каждая с тремя расщепляю­щими цепями и одинаковыми входными сопротивлениями.

Наконец, на рис. 1.33 приведены схемы еще двух 0° ответвителей с четырьмя расщепляющими ветвями каждая и одинаковыми входными сопротивлениями.

Конфигурации, приведенные на рис. 1.30-1.33, используются в основном при передаче больших мощностей, например в случае параллельного включения нескольких усилителей мощности на общую нагрузку. При эксплуатации в данном режиме величину мощности P_tx, рассеиваемой балластным сопротивлением R_x, а также величину полезной мощности Р₀, поступающей на общее нагрузочное сопротивление R_L, можно рассчитать по форму­лам, приведенным в табл. 1.1. При расчетах предполагается, что недействующие (вы-

¹⁾ Речь идет о балластном сопротивлении. - Прим. ред.