Параметри спрямованих відгалужувачів і сфери їх застосування

Спрямовані восьмиполюсники

До спрямованих восьмиполюсників (рис.1.12) відносяться спрямовані відгалужувачі і мости, матриці розсіювання (S)яких мають вид (1.27).

Спрямований відгалужувач - це спрямований восьмиполюсник, що ділить вхідну потужність між його вихідними плечима в заданому співвідношенні. Або: спрямованим відгалужувачем називають чотирьохплечовий вузол, що відгалужує частину потужності хвилі, яка проходить по основному тракту в одне з плечей допоміжного тракту.

Спрямований відгалужувач (СВ) – це восьмиполюсний пристрій, що складається з двох ЛП (рис. 1.116), зв’язаних між собою зосередженими чи розподіленими елементами зв’язку.

Якщо відгалужена потужність передається в тому самому напрямку (рис. 1.116. а), що й в основній ЛП, то такий СВ називають співспрямованим; якщо ж напрямки

поширення коливань протилежні - протиспрямованим (рис. 1.116.б). Плече 3 називають плечем спрямованого зв’язку; плече 4, на вхід якого коливання проходять лише внаслідок неідеальності конструкції та паразитних зв’язків, - ізольованим (розв’язаним). Спрямована дія відгалужувача забезпечується спеціальним підбором виду електромагнітного зв’язку між основною та побічною ЛП. Плече 2 – це плече прямого проходження.

Властивості ідеального спрямованого відгалужувача повністю характеризується величиною коефіцієнта передачі ( ) або перехідним послабленням (С) та фазовим зсувом сигналів у вихідних плечах. Для реальних відгалужувачів вводяться ще два

параметра: спрямованість (Д) і КСХ.

Перехідне ослаблення С, що характеризує відносне значення відгалуженої потужності (рис. 1.116):

Його можна також визначити через коефіцієнт передачі спрямованого відгалужувача,

наприклад (рис.1.116.а):

Перехідне ослаблення спрямованого відгалужувача, як і коефіцієнт передачі, залежить від типу елементів зв’язку їх кількості, розмірів і місце розміщення, а також від частоти.

Спрямованістю відгалужувача називається величина, яка характеризує відмінність рівнів потужності в децибелах сигналів які поширюються у протилежних напрямках (прямому та в ізольованому) допоміжного хвилеводу в режимі біжучих хвиль в основному хвилеводі.

Спрямованість реальних спрямованих відгалужувачів знаходиться в межах Д = (20-50) дБ. Спрямованість ідеального відгалужувача дорівнює нескінченності.

Коефіцієнт стоячої хвилі спрямованого відгалужувача характеризує відбивання, яке виникає в основному хвилеводі із-зі наявності елементів зв’язку. Треба розрізнити КСХ основного тракту і КСХ допоміжного тракту спрямованого відгалужувача. КСХ допоміжного тракту, як правило, більший завдяки наявності додаткових неоднорідностей (наприклад згинів) для реального відгалужувача КСХ в основному хвилеводі лежить в межах 1,05 – 1,1.

В більшості випадків для визначення потужності чи амплітуди коливань у вихідних плечах відгалужувача можна допустити, що відгалужувач ідеальний. Причому справедливо слідуючи співвідношення: Рпад=Рпр+Рвід.

Рвід можна виразити через коефіцієнт передачі

. І тоді

Крім розглянутих параметрів, спрямований відгалужувач характеризується максимально допустимою потужністю. Величина допустимої потужності для відгалужувача менша, ніж для однорідної ділянки хвилеводу, так я к наявність елементів зв’язку знижує електричну потужність. Це дуже суттєво при включенні спрямованого відгалужувача в тракт, по якому передається велика потужність.

Спрямовані відгалужувачі знаходять широке застосування в техніці НВЧ. Вони застосовуються в вимірювальній техніці, в обираючих з’єднаних, в смугових фільтрах та інше. Спрямовані відгалужувачі застосовують також для розв’язки генераторів, які працюють на одне навантаження і в якості елементів зв’язку. Основна перевага спрямованих відгалужувачів, як елементів зв’язку, пере іншими видами зв’язку в лініях передачі (наприклад штирями) полягає в малій реакції на основну лінію.

В вимірювальній техніці спрямовані відгалужувачі найбільш часто використовують для визначення потужності, яка передається по хвильовому тракту, коефіцієнта відбивання і КСХ в тракт.

Для визначення потужності в тракті вимірюють потужність на вході допоміжного хвилеводу спрямованого відгалужувача. Потім за величиною відгалуженої потужності, знаючи перехідне послаблення спрямованого відгалужувача, визначають потужність в основному тракті. Щоб визначити коефіцієнт відбивання, необхідно виміряти потужність, відгалужена за рахунок падаючої і відбитої хвилі у відповідних плечах допоміжного хвилеводу відгалужувача. За відомим коефіцієнтом відбивання визначається КСХ в тракті: .