запитываемых синусоидальными напряжениями, одинаковыми по амплитуде и сдвинутыми по фазе на 90° (см. фиг. 4.9.10 и приложение VII). И на этот раз сдвиг частоты равен удвоенной частоте вращения магнитного поля.

§ 8.4. ПРИМЕНЕНИЕ ТУРНИКЕТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

а. Согласованный четырехплечевой разветвитель мощности.

В § 3.8 было показано, что матрица рассеяния согласованного турникетного соединения имеет вид

(3.8.15)

Если в плечи 5 и 6 (фиг. 3.8.2) поступают одинаковые сигналы-, амплитуда которых равна а, т. е. входной сигнал представляет собой поляризованную волну, плоскость поляризации которой наклонена под углом 45°, то выходные сигналы определятся из следующего соотношения:

а а

- а

- а О О

(8.4.1)

т. е. сигналы на выходе плеч 1, 2, 3 w 4 равны по амплитуде, но, однако, не все находятся в фазе.

б. Согласованный трехплечевой разветвитель мощности. Если в плечо / поступает сигнал а^, а в круглом волноводе (плечи 5, 6) на расстоянии 9 от плоскостей отсчета помещен закорачивающий поршень, то выходные сигналы определяются из соотношения

(8.4.2)

Следовательно, йб = 0 b = {\lY2) Ui и

(.1 L 1

(8.4.3)

Таким образом, b, Ьз и й4 равны по величине и находятся в фазе если 8 = пл.

Однако biO и КСВН на входе равен

(8.4.4)

В плече 1 необходимо предусмотреть вспомогательное согласующее устройство (см. приложение V). Если удалось добиться согласования, то сигнал, подводимый к плечу /, будет по крайней мере в узком диапазоне частот поровну и без потерь распределяться между остальными тремя выходными прямоугольными волноводами.

в. Турникетное соединение в качестве анализатора и поляризатора. В § 3.8 было показано, что в противоположных плечах прямоугольного сечения закорачивающие поршни можно разместить несимметрично, соблюдая при этом условие 04 = 82 + л/2. В этом случае соединение имеет четыре действующих плеча, для которых

МЫ примем нумерацию, указанную на фиг. 3.8.4. Матрицу рассеяния такого устройства мы уже определили в следующем виде:

[5]е. =

О

О О

3262

О О

- ег2в2 О О

(3.8.18)

Свойства прибора сильно зависят от величины 83.

1. При 82 = пя (п= 1, 2, ...) матрица рассеяния принимает вид

0 0 1 -

О 0-1-1 1-1 0 0 -1-1 о о

(8.4.5)

Рассматриваемое устройство действует как обычное мостовое соединение, отличаясь от него только объединением двух плеч {3 к 4 на фиг. 3.8.4) в одном волноводе. Если в плечо У поступает сигнал а, то выходные сигналы определятся следующим образом:

(8.4.6)

т. е. имеются равные сигналы на выходах плеч 3 а 4 при отсутствии какого-либо сигнала в плече 4. Но эти два выходных сигнала можно рассматривать как одну линейно поляризованную волну, плоскость поляризации которой наклонена под углом ib и направлена на фиг. 3.8.4 направо и вверх.

Если сигнал а поступает в плечо 2, то выходной сигнал будет иметь линейную поляризацию, направленную на фиг. 3.8.4 направо вниз.

Возможен и обратный процесс: линейно поляризованная волна, поступающая в цилиндрический волновод и имеющая произвольно направленную плоскость поляризации, будет разложена на две перпендикулярные составляющие, одна из которых направлена влево вниз, а другая вправо вниз. Первая поступает в плечо /, а вторая -в плечо 2.

При 82 = ия + я/2 прибор в основном работает по-прежнему и все сказанное выще справедливо, если только номера выходных волноводов поменять местами.

2. Если 82 = пя--я/4, то свойства турникетного соединения качественно изменяются или по крайней мере должны быть выра-

жены по-другому. Матрица рассеяния принимает вид

[Sl =

О

о о -1

-1 о о

о о

(8.4.7)

Если в плечо / поступает сигнал а, то выходные сигналы выразятся теперь так:

(8.4.8)

T. e. в круглом волноводе появится волна круговой поляризацией. Теперь прибор действует подобно четвертьволновой пластине (см. § 4.7), в то же время заменяя собой переход с прямоугольного волновода на цилиндрический. Плоскость поляризации выходного сигнала вращается по часовой стрелке при 82 = л -- я/4 и против часовой стрелки при 82 = пя -л/4.

При заданном значении 82 сигнал а, поступающий в плечо 2, юзбудит в цилиндрическом волноводе волну, круговая поляризация которой направлена в противоположную сторону.

Возможен и обратный эффект. Если в цилиндрический волновод поступает сигнал, имеющий эллиптическую поляризацию, то он будет разложен на составляющие, поляризованные по кругу, одна из которых окажется в плече /, а вторая -в плече 2. Здесь, однако, имеет место замечательное (и в то же время вполне объяснимое) явление: если сигнал Oi из плеча / возбуждает в цилиндрическом волноводе сигнал с круговой поляризацией определенного знака, то при том же знаке круговой поляризации волна, поступающая в соединение через цилиндрический юлновод, должна пройти в плечо 2. Этим явлением можно воспользоваться для коммутации непрерывных сигналов.

г. Коммутация непрерывных сигналов. Если турникетное соединение настроено на круговую поляризацию, т. е. 82 = л/4, то, как указывалось выще, сигнал а^, поступающий в плечо /, возбудит на выходе цилиндрического волновода волну с праюй круговой поляризацией. После отражения от любой изотропной поверхности (металл или диэлектрик, находящийся либо в самом цилиндрическом волноводе, либо в наружном облучаемом пространстве) эта волна вернется с обратным (левым) направлением круговой поляризации (см. приложение VII). Когда эта отраженная волна поступит обратно в турникетное соединение, выходной сигнал

будет наблюдаться только в плече 2. В матричной форме это записывается следующим образом:

(8.4.8)

Например, сигнал, отраженный от закорачивающего порщня, определится в виде

g-i2<po

О О

-fll

(8.4.9)

где фо - электрическое расстояние до закорачивающего порщня. Выходной сигнал равен

(8.4.10)

Таким образом, турникетное соединение выполняет функции антенного переключателя, обеспечивающего развязку между выходом передатчика (плечо 1) и входом приемника (плечо 2)).

Это свойство можно использовать также в радиолокации для выделения анизотропных целей (например, самолетных винтов или закрылков) на фоне изотропных целей (например, дождевых капель). Изотропные цели будут отражать сигнал в плечо, противоположное тому, из которого он вышел. Анизотропные цели приведут к возникновению эллиптической поляризации, так что часть сигнала вернется обратно в исходное плечо. Таким образом, можно избавиться от паразитных отражений, используя при этом один и тот же канал как для передачи, так и для приема сигналов и подключив к этому каналу циркулятор или газоразрядный антенный переключатель.

Кроме рассмотренных применений турникетных соединений, представляет интерес турникетный циркулятор, описанный в § 4.9, п. г .

1) Отметим, что в туриикетиом соединении, настроенном иа линейную поляризацию (вг = пп или 02 = пя /2), этот эффект ие наблюдается, т. е. сигнал at после отражения возвращается обратно в плечо /.

§ 8.5. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ФИЛЬТРЫ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТ

а. Направленный фильтр на волноводах или полосковых линиях.

Рассмотрим резонатор бегущей волны (фиг. 8.5.1), аналогичный резонатору, изображенному на фиг. 5.2.1, и отличающийся от него наличием второго точно такого же направленного ответвителя.

Нагрузка ,----->jX---

-IXf

Генератор

Фиг. 8.5.1. Направленный фильтр.

Согласованная нагрузка

Предположим для простоты, что оба ответвителя расположены симметрично, как показано на фигуре, и что потери отсутствуют (далее покажем, что это не приведет к существенным ошибкам при не слишком малых значениях k).

Во многих отношениях эта структура аналогична идеальному симметричному проходному резонатору, описанному в § 5.9, в том же смысле, в каком резонатор бегущей волны аналогичен обычному резонатору, включенному по схеме двухполюсника. При резонансе вся мощность, поступающая в плечо /, выходит из плеча 4. При отходе в сторону от резонанса мощность, поступающая в нагрузку, уменьшается, а оставшаяся часть мощности направляется в плечо 2, поглощаясь затем в согласованной нагрузке. Таким образом, во всем частотном диапазоне генератор работает на согласованную нагрузку.

- Пусть матрица рассеяния каждого направленного ответвителя имеет следующий вид, уже встречавшийся в § 5.2:

IS] =

О

YT-k о

jk о

jk о

о

о кг=

УТ- о

(5.2.1)