Основные свойства волноводно-щелевого моста

Волноводно-щелевой мост

Волноводно-щелевой мост (ВЩМ) представляет собой два прямоугольных волновода, соединенных по общей узкой стенке прямоугольной щелью, и содержит 4 плеча 1…4 (рис. 6).

Участок со щелью длины l образует отрезок общего сдвоенного волновода с широкой стенкой а΄, несколько меньшей, чем 2а (рис. 7):

λ < а΄< 3λ/2,

где а – размер широкой стенки каждого из двух волноводов;

λ – рабочая длина волны.

Рис. 6

Принцип действия ВЩМ поясняется с помощью рис. 7. Электромагнитная волна Н₁₀, поступающая в плечо 1, в сдвоен­ном волноводе возбуждает волны Н'₁₀ и Н₂₀ в связи с нарушением од­нородности волновода. Здесь же возбуждаются волны и более высоких порядков, однако размер а' выбирается таким, чтобы условие λ < λ_кр было выполнено только для волн Н'₁₀ и Н₂₀. Из этого рисунка видно, что на входе плеча 4 амплитуды полей волн Н'₁₀ и Н₂₀ примерно одинаковы, а фазы – противоположны, поэтому плечо 4 не возбуждается (Е_m4= 0). Далее волны Н'₁₀ и Н₂₀ распространяются по сдвоенному волноводу с различными фазовыми скоростями, так как у них различные λ_кр (λ_крН'10=2 а', λ_крН'20= а'). При этом фазовая скорость волны Н₂₀ больше, а следовательно, она приобретает меньший фазовый набег, чем волна Н'₁₀. Длина щели l подбирается такой, чтобы на ней укладывалось 3Λ/4 для волны Н'₁₀и Λ/2 для волны Н₂₀. В этом случае фазовый набег волны Н'₁₀на длине l составляет 270⁰, а волны Н₂₀ – 180⁰. В результате фазовый сдвиг между векторами Н'₁₀и Н₂₀ будет равен 90⁰ при равенстве их амплитуд. Тогда сдвиг фаз между результирующими векторами напряженности электрического поля волн в плечах 2 и 3 будет равен 90⁰, что видно из векторной диаграммы.

Рис. 7

1 В силу абсолютной симметрии моста относительно смежной стенки волна, поступающая в одно из плеч, не проходит в смежное плечо, а делится поровну между остальными плечами. Фазовый сдвиг колебаний электромагнитных волн в этих плечах составляет при этом 90⁰.

2 Если начальная фаза колебаний исходной волны Н₁₀ поворачивается на какой-либо угол φ, то фазы колебаний во всех остальных плечах изменяются на такую же величину φ.

К достоинствам ВЩМ можно отнести компактность, простоту устройства, высокую развязку входных плеч. Развязка входных плеч, а также выравнивание мощностей в выходных плечах производится с помощью емкостного подстроечного винта 5 (рис.2.26), расположенного в середине щели связи, и составляет 30…35 дБ [5].