ПЕРЕХОДЫ МЕЖДУ ЛИНИЯМИ ПЕРЕДАЧИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

§ 2.5. ПЕРЕХОДЫ МЕЖДУ ЛИНИЯМИ ПЕРЕДАЧИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

Очень распространенными узлами трактов СВЧ являются переходы с одной линии передачи на другую, которые называют также возбудителями волны заданного типа. При проектировании переходов основное внимание уделяется достижению хорошего качества согласования в полосе частот при обеспечении необходимой электрической прочности. Рассмотрим характерные конструкции переходов.

Возбуждение прямоугольного волновода с волной типа Ню от коаксиального волновода с Т-волной производится с помощью коаксиально-волноводных переходов (рис. 2.11). Основным элементом таких переходов являются обтекаемые электрическим током штыри, размещаемые в короткозамкнутом с одной стороны волноводе параллельно силовым линиям электрического поля Е.

В эондовом переходе (рис. 2.11, а) согласование входов обеспечивается изменением длины зонда , а также подбором расстояний и х, определяющих положение зонда. Для расширения полосы частот согласования желательно увеличивать диаметр зонда d. При тщательном выполнении зондовый переход обеспечивает полосу частот согласования 15-20 % относительно расчетной частоты при КБВ не менее 0,95. Недостатком зондового перехода является снижение электропрочности из-за концентрации силовых линий электрического поля Е на конце зонда. В определенной мере этот недостаток преодолевается в коаксиально-волноводном переходе с последовательным шлейфом (рис. 2.11, б), однако даже при самом тщательном подборе расстояний и рабочая полоса частот составляет около 7%.

Лучшие результаты по согласованию и электропрочности имеет переход с поперечным стержнем (рис. 2.11, в), дополненный согласующей индуктивной диафрагмой. В таком переходе достижима относительная полоса частот согласования около 15%. Максимальные широкополосность (около 20% при КБВ не менее 0,95) и электропрочность достигаются в коаксиально- волноводных переходах так называемого пуговичного типа (рис. 2.11, г), требующих, однако, тщательного подбора формы проводников в сочетании с дополнительной подстройкой согласования с помощью индуктивной диафрагмы.

Применение коаксиально-волноводных переходов для возбуждения волны в круглом волноводе показано на рис. 2.12 на примере вращающегося сочленения. Короткие отрезки коаксиального волновода с Т-волной обеспечивают фильтрацию воли высших типов и исключают возможность возбуждения в круглом волноводе паразитной волны (эта волна более низкого типа, чем волна ). Соединение вращающихся частей круглого волновода осуществляют с помощью коаксиального дросселя длиной аналогичного дросселям коаксиального сочленения на рис. 2.10.

Возбуждение волны низшего типа в круглом волноводе возможно с помощью плавного перехода с постепенной деформацией поперечного сечения от прямоугольного волновода к круглому (рис. 2.13, а). Если длина такого перехода превышает то отражения в широкой полосе частот оказываются незначительными. В более компактном узкополосном переходе, показанном на рис. 2.13, б, сочленение соосных прямоугольного и круглого волноводов осуществляется через согласующую четвертьволновую вставку с овальной формой поперечного сечения.

Возбуждение волны Н₁₁ в круглом волноводе может производиться от прямоугольного волновода через отверстие в боковой стенке. Если широкие стенки прямоугольного волновода ориентированы параллельно оси круглого волновода (рис. 2.14, а), то в круглом волноводе возбуждаются волны распространяющиеся в обе стороны от ответвления с одинаковыми фазами. При поперечном расположении возбуждающей щели в круглом волноводе (рис. 2.14, б) волны возбуждающиеся справа и слева от нее, противофазны. Если требуется обеспечить передачу волны в одном направлении, то один из концов круглого волновода закорачивают, причем для разветвления на рис. 2.14, а расстояние между центром щели и короткозамыкателем должно быть близким а в случае, показанном на рис. 2.14, б – близким

Рассмотрим теперь способы возбуждения осесимметричной волны в круглом волноводе от прямоугольного волновода с волной без промежуточных коаксиально-волноводных переходов.

В устройстве, показанном на рис. 2.15, а, прямоугольный волновод соединяется с круглым через поперечное отверстие. Для лучшего возбуждения волны круглый волновод с одной стороны закорачивается на расстоянии от возбуждающего отверстия. Для подавления паразитной волны низшего типа , которая также возбуждается отверстием, в короткозамкнутом отрезке круглого волновода располагают тонкое металлическое кольцо. Периметр кольца выбирают близким чтобы волна возбуждала в нем резонансные колебания с одной вариацией тока по периметру. Это резонансное кольцо действует на волну подобно короткозамыкателю. Располагая кольцо на расстоянии от центра щели, удается эффективно подавить волну в круглом волноводе. На волну типа силовые линии электрического поля которой радиальны и лежат в плоскости кольца, резонансное кольцо практически не влияет.

Другой возбудитель волны в круглом волноводе с высокой степенью подавления паразитной волны показан на рис. 2.15, б. Прямоугольный волновод сочленяется с круглым, так же как в предыдущей конструкции, с коротким замыканием одной половины круглого волновода непосредственно у места сочленения. Кроме того, в круглом волноводе помещено резонансное кольцо, закорачивающее его для волны . Волна , просочившаяся через резонансное кольцо, испытывает поглощение, возбуждая через продольные щели в стенках круглого волновода коаксиальный резонатор с колебаниями типа . В пучности электрического поля этого резонатора помещено кольцо из поглотителя, в котором и происходит выделение энергии волны . Волна не имеет поперечных токов на стенках круглого волновода, и поэтому не возбуждает продольные щели и резонатор с поглотителем.

Особенно трудной задачей является конструирование возбудителей волны в круглом волноводе. Здесь главное требование состоит в обеспечении высокой степени чистоты возбуждения волны при глубоком подавлении ряда низших и высших волн, способных к распространению в круглом волноводе большого диаметра. На рис. 2.16 показана одна из возможных конструкций перехода от прямоугольного волновода с волной к круглому волноводу с волной , основанная на принципе плавной деформации формы поперечного сечения волновода и структуры электрического поля. Волноводный Е-тройник и две продольные скрутки на углы 90° в противоположных направлениях образуют систему двух прямоугольных волноводов, соединенных узкими стенками и содержащих поля равной амплитуды с противоположными фазами. Затем эта система плавно преобразуется к двум секторным волноводам с общим ребром. По мере увеличения угла раскрыва секторных волноводов образуется круглый волновод с продольной металлической перегородкой. Обрыв этой перегородки не изменяет структуру электромагнитного поля, и на выходе перехода получается круглый волновод с волной . Для обеспечения требуемой чистоты возбуждения волны этот переход должен иметь длину

Определенные трудности, связанные с достижением хорошего качества согласования в широкой полосе частот, возникают также при выполнении переходов от полосковых линий передачи к коаксиальным и прямоугольным волноводам.

Коаксиально-полосковые переходы в зависимости от взаимного расположения соединяемых проводников могут быть соосными или перпендикулярными (рис. 2.17). Для уменьшения нерегулярности в области сочленения внутренний диаметр внешнего проводника

коаксиальной линии должен быть близким расстоянию между внешними пластинами симметричной полосковой линии или удвоенной толщине основания несимметричной полосковой линии. Для улучшения согласования в соосном переходе делают скосы на конце полоскового проводника (рис. 2.17, а). Согласование перпендикулярного коаксиально-полоскового перехода (рис. 2.17, б) осуществляют подбором диаметра соединительного штыря, проходящего через диэлектрическое основание, а также размеров коаксиальной диафрагмы на выходе из коаксиальной линии и короткого разомкнутого шлейфа из отрезка полоскового проводника. Часто коаксиально-полосковые переходы совмещают с коаксиальными соединителями.

Устройства для возбуждения полосковой линии передачи от прямоугольного волновода с волной Ню называются волноводно-полосковыми переходами. Соединение полосковой линии с прямоугольным волноводом может быть выполнено через плавный или ступенчатый переход на П-образном волноводе (рис. 2.18). В такой конструкции перехода обеспечивается широкополосное согласование прямоугольного волновода с полосковой линией передачи и устраняется паразитное излучение из открытого конца волновода.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 Следующая ⇒