Микроволновая техника — Направленные ответвители

Направленный ответвитель — это устройство, которое измеряет небольшое количество микроволновой энергии для целей измерения. Измерения мощности включают падающую мощность, отраженную мощность, значения КСВН и т. Д.

Направленный ответвитель представляет собой 4-портовый волноводный переход, состоящий из первичного основного волновода и вторичного вспомогательного волновода. На следующем рисунке показано изображение направленного ответвителя.

Направленный ответвитель используется для подключения микроволновой мощности, которая может быть однонаправленной или двунаправленной.

Свойства направленных ответвителей

Свойства идеального направленного ответвителя состоят в следующем.

• Все окончания соответствуют портам.

• Когда питание передается от порта 1 к порту 2, некоторая его часть подключается к порту 4, но не к порту 3.

• Поскольку это также двунаправленный ответвитель, когда питание передается от порта 2 к порту 1, некоторая его часть подключается к порту 3, но не к порту 4.

• Если питание подается через порт 3, часть его подключается к порту 2, но не к порту 1.

• Если питание подается через порт 4, часть его подключается к порту 1, но не к порту 2.

• Порты 1 и 3 разъединены, так же как и порт 2 и порт 4.

Все окончания соответствуют портам.

Когда питание передается от порта 1 к порту 2, некоторая его часть подключается к порту 4, но не к порту 3.

Поскольку это также двунаправленный ответвитель, когда питание передается от порта 2 к порту 1, некоторая его часть подключается к порту 3, но не к порту 4.

Если питание подается через порт 3, часть его подключается к порту 2, но не к порту 1.

Если питание подается через порт 4, часть его подключается к порту 1, но не к порту 2.

Порты 1 и 3 разъединены, так же как и порт 2 и порт 4.

В идеале выходной порт 3 должен быть нулевым. Тем не менее, практически, небольшое количество энергии, называемой обратной мощностью , наблюдается в порту 3. На следующем рисунке показан поток мощности в направленном ответвителе.

куда

• $P_i$ = мощность инцидента в порту 1

• $P_r$ = Полученная мощность в порту 2

• $P_f$ = Прямое связанное питание в порту 4

• $P_b$ = обратная мощность в порту 3

$P_i$ = мощность инцидента в порту 1

$P_r$ = Полученная мощность в порту 2

$P_f$ = Прямое связанное питание в порту 4

$P_b$ = обратная мощность в порту 3

Ниже приведены параметры, используемые для определения производительности направленного ответвителя.

Коэффициент сцепления (C)

Коэффициент связи направленного ответвителя — это отношение падающей мощности к прямой мощности, измеренное в дБ.

C=10log10 fracPiPfдБ $$C = 10 \: log_ {10} \ frac {P_i} {P_f} дБ$$

Направленность (D)

Направленность направленного ответвителя — это отношение прямой мощности к задней мощности, измеренное в дБ.

D=10log10 fracPfPbдБ $$D = 10 \: log_ {10} \ frac {P_f} {P_b} дБ$$

изоляция

Он определяет директивные свойства направленного ответвителя. Это отношение падающей мощности к задней мощности, измеренное в дБ.

I=10log10 fracPiPbдБ $$I = 10 \: log_ {10} \ frac {P_i} {P_b} дБ$$

Изоляция в дБ = Коэффициент связи + Направленность

Направленная муфта с двумя отверстиями

Это направленный ответвитель с теми же основными и вспомогательными волноводами, но с двумя небольшими отверстиями, которые являются общими для них. Эти отверстия находятся на расстоянии ${\ lambda_g} / {4}$, где λg — длина волны гида. На следующем рисунке показано изображение направленного ответвителя с двумя отверстиями.

Направленный ответвитель с двумя отверстиями разработан для удовлетворения идеального требования направленного ответвителя, который состоит в том, чтобы избежать обратной мощности. Некоторая часть электроэнергии, проходя между портом 1 и портом 2, выходит через отверстия 1 и 2.

Величина мощности зависит от размеров отверстий. Эта мощность утечки в обоих отверстиях находится в фазе в отверстии 2, суммируя мощность, вносящую вклад в прямую мощность P _f . Тем не менее, он находится в противофазе в отверстии 1, компенсируя друг друга и предотвращая возникновение обратной мощности.

Следовательно, направленность направленного ответвителя улучшается.

Волноводные соединения

Поскольку волноводная система не всегда может быть собрана в единый элемент, иногда необходимо объединить разные волноводы. Это соединение должно быть тщательно сделано, чтобы предотвратить такие проблемы, как — эффекты отражения, создание стоячих волн, увеличение затухания и т. Д.

Соединения волновода, помимо того, что избегают неровностей, должны также учитывать структуру полей E и H, не затрагивая их. Существует много типов волноводных соединений, таких как фланцевое соединение с болтом, фланцевое соединение, воздушное соединение и т. Д.