На участке связи линии характеризуются согласно (2.2) -(2.6) волновыми сопротивлениями:

u=c- (Фи Ф22-Ф?2)/Ф22=- Фи {l-k)=W, (1-Д;2) ; 22=с-1 (Фи Ф2.2-Ф?2)/Фи Ф22 (1-*) =й2 (1-*)- (2.68)

Подставляя (2.68) в (2.65) и (2.67), получаем:

i?i = riKT R, = WW(l-k)/R. (2.69)

При условия (2 65), (2 67) достаточно хорошо выполня-

ются при

Ri=Wi; R = W. (2.70)

В НО со слабой связью, применяемых в измерительных целях, вместо точных соотношений (2.69) обычно имеют место соотношения (2.70). Использование волновых сопротивлений, отличных от требуемых, эквивалентно введению скачков волнового сопротивления во внешних линиях идеально согласованного и идеально направленного НО. Эти скачки приводят к рассогласованию и неидеальной направленности. В случае слабой связи отразившаяся от сопротивления волна возвращается к входу НО, где складывается с волной отразившейся от входного скачка волновых сопротивлений. Суммарный коэффициент отражения

р I sin р /1/2. Отразившаяся от выхода 2 (см. рис. 2.7) волна поступает на выход 2. Результирующая направленность НО

В НО с сильной связью для выполнения условий (2.65), (2.67) геометрические параметры линий должны скачком изменяться на границе участка связи. Обычно НО с сильной связью выполняется из одинаковых линий: Гц = 122. В этом случае из (2.65), (2.67) следует

с учетом (2.41) это соотношение может быть записано в виде Г, 1Гп = Г2, (2.71)

где W - волновое сопротивление подводящих линий.

Соотношение (2.71) имеет достаточно простой физический смысл Падающая волна, распространяющаяся в линии (см. рис. 2 7), может рассматриваться как результат возбуждения в системе синфазной и противофазной волн. Токи и напряжения, соответствующие этим волнам, в линии 1Г складываются, а в линии 22 -взаимно уничтожаются. Условие (2.71) означает, что коэффициенты отражения от границ участка связи для синфазной и противофазной волн равны по величине и противоположны по знаку. При этом для отраженных синфазной и противофазной волн токи и напряжения складываются в линии 22 и взаимно

уничтожаются в линии И. Нарушение условия (2.71) приводит к тому, что амплитуды прошедших участок связи, синфазной и противофазной волн, не будут равны из-за неодинаковости коэффициентов отражения, и на выходе 2 не произойдет полной компенсации токов и напряжений. Одновременно из-за неодинаковости коэффициентов отражения не происходит полной компенсации отраженной волны на входе

Как следует из (2.63), (2.64), напряжения иа сопротивлениях R\ и i?2 сдвинуты по фазе на 90°. Доля мощности, поглощаемая сопротивлением Ri и называемая внесенным ослаблением,

pjPb.=t/i (0) /; mUx (О /; (oi - (i-m i <os f> o- (2.72)

Доля мощности, поглощаемая сопротивлением R2 и называемая переходным ослаблением,

PJPbx-U (О / (О (1)] sin р (1 -k cos р /). (2.73)

Кх отношение

PJPi = sin р (1 -fe2). (2.74)

Это отношение максимально и слабо зависит от частоты при длине участка связи /, равной четверти длины волны.

В большинстве случаев такой НО обеспечивает требуемое постоянство переходного и внесенного ослаблений в заданном диапазоне длин волн. Так, в двухкратном диапазоне требуемое отношение деления мощностей изменяется в пределах 0,87-1,15 от заданной величины. При более жестких требованиях к постоянству переходного и внесенного ослаблений могут применяться двухступенчатые (рис. 2.10,а) и трехступенчатые (рис. 2.10,6) НО. Эти

НО обладают почти одинаковой широкополосностью (рабочая полоса трехступенчатого НО несколько шире), однако в трехступенчатом НО с симметричной структурой между сигналами в выходных плечах поддерживается постоянный фазовый сдвиг 90°, что важно для некоторых применений, тогда как в двухступенчатом НО фазовый сдвиг между выходными сигналами является функцией частоты.

Условие (2 71), обеспечивающее идеальную направленность н согласование, очевидно, сохраняет силу и дтя многоступенчатых НО. Из представления падающей волны в виде суммы синфазной и противофазной воли следует, что

переходное ослабление равно квадрату модуля коэффициента отражения противофазной (и соответственно синфазной) волны. В зависимости от заданного рабочего диапазона длин волн подбирают скачки волновых сопротивлений таким образом, чтобы обесягечить в этом диапазоне минимальное отклонение коэффициента отражения от требуемого значения. Как показывают расчеты, в сл5гчае, наприм, трехкратного рабочего диапазона двухступенчатый НО обеспечивает отношение мощностей на выходах, лежащее в пределах 0,94-1,06 от требуемого значения Для трехступенчатого НО с симметричной структурой эти пределы составляют 0,96-1,06 Длины ступенек выбираются равными четвертя длины волиы на средней частоте рабочего диапазона

Соотношения, >станавливающие связь между коэффициентами отражения отдельных ступенек и результирующим коэффициентом отражения ступенчатой липни, даны в гл. 3 [см., в частности, формулы (3 10)] По найденным значениям коэффициентов отражения отдельных ступенек для синфазной и противофазной волн определяют соответствующие волновые сопротивленния. Дальнейший расчет НО осуществляется следующим образом.

Пусть, например,

Wn = aW; Wc = W/a, (2.75)

где а - некоторое число.

Поделив эти выражения одно на другое, получим <

учетом (2.41)

(2.76)

02 = 4 (Wu-Wii)/(Wi2 + Wii) = 4 (1 -fe)/(l -f fe). Из (2 76) определяют коэффициент связи й= (1-aV4)/(l-faV4). По найденному значению k нз (2.75), (2 41) находят значения гг = а(\+к) W/2

и с помощью (2 68) определяют собственные волновые сопротивления отрезков линий, образующих рассматриваемую ступеньку:

Wi = W (1-1-а2/4)/а. Среди НО с сильной связью особую роль играют ответвители с переходным ослаблением 3 дБ, обеспечивающие равное деление мощности между выходными плечами. Реализация требуемого в этом случае значения ife 0,74-0,8 может вызвать затруднение. Равное деление мощностей может быть получено с помощью двух НО с меньшей связью, соединенных, как показано на рис. 2.11.