Для того чтобы С/2=0 и /2 = 0, необходимо выполнение условия Сз=С4. При этом цепь с четырьмя входами можно представить цепью с тремя входами (рис. 7.12а) и с матрицей короткого замыкания вида

-*- o-

CuMMempupuKiuifJU 0) трансформатор

S) Симметрирцю Несимметрордш щии щрансфортор щий транс ipopra

-Несимметрирующии трансформатор ,

Рис 7.12. Модовый дчплекср {а), диплексер (б), состоящий из двух трансформаторов (симметрирующего и несимметрирующего), и реализация модового диплексера комбинацией трехпроводных симметрирующего и несимметрирующего

трансформаторов (в)

В этом состоянии цепь действует как симметрирующий трансформатор с волновыми сопротивлениями, определяемыми матрицей YO. Теперь предположи.м, что система возбуждается источником на входе 2. Тогда, как следует из условия 2), /=0, и цепь можно снова привести к цепи с входами, которая теперь ведет себя как несимметрирующий трансформатор с матрицей проводимостей короткого замыкания вида:

Ее элементы являются волновыми параметрами и позволяют оценить работу устройства.

На рнс. 7.126 показан диплексер, образованный параллельными соединением (по входам с правой стороны) двух цепей с тремя входами симметрирующего и несимметрирующего трансформаторов. Это так называемый спаренный диптексер Симметрирующий трансформатор создает сбалансированные напряжения {Us =-Ui) на выходных зажимах 3 я 4 при подаче сигнала на его несбалансированный вход /. При подаче же на зажимы 5 и 4 несбалансированных сигналов ([/3=/4) напряжение на выход / не поступает. С другой стороны, несимметрирующий трансформатор создает несбалансированные напряжения ([/3=6/4) при подаче сигнала на вход 2. В окончательном виде спаренный трехг.рово-ный диплексер показан на рис. 7.12е. Подцепи, составляющие ди-

плексер, имеют следующие матрицы проводимостей короткого замыкания:

у(1)

вид:

Уп О

О к,

13 13

22 23 23

У,- у, VU) 4. уС2) у(1) 4. у<2)

18 23 33 Т- 33 34 г- 34

-У,. У,. КО-цусг) уС1) 1 у(2)

-1*-28-з4Г-з4 33133

(7.41)

Эта матрица удовлетворяет условиям 1)-4) диплексера типов колебаний.

Существует также много других форм реализации устройства этого типа.

Обратимое гибридное соединение

Диплексер типов колебаний в том виде, как он определен в предыдущем разделе, не является обратимым по отнощению к входам с правой и левой стороны, поскольку развязаны только входы i и 2, а входы 3 и 4 не развязаны. Обратимое гибридное соединение, согласно определению, должно удовлетворять следующим условиям;

1) сигнал со входа / поступает на выходы 3 п 4 в противофазе, а выход 2 изолирован (развязан);

2) сигнал со входа 2 поступает на выходы 3 и 4 в фазе, и выход / развязан;

3) сигнал со входа 3 поступает на выходы 1 и 2 в фазе, а выход 4 развязан;

4) сигнал со входа 4 поступает на выходы / и 2 в противофазе, а выход 3 развязан.

Обычный гибридный трансформатор удовлетворяет этим условиям. Известны также некоторые цепи, действующие в ограниченной полосе частот как обратимые гибридные соединения:

Выщеприведенным условиям удовлетворяет цепь с четырьмя входами, имеющая матрицу проводимостей короткого замыкания:

(7.42)

Пусть имеются два типа трансформаторов сопротивления второго порядка Т-1 и Т-2 (рис. 7.2), различающиеся фазовыми соотношениями и имеющие следующие матрицы проводимости короткого замыкания:

Т=1: Y =

Т = 2: Y. =

(7.43)

(7.44)

Выберем параметры линии таким образом, чтобы Т-1 и Т-2 от-

личались ТОЛЬКО знаками коэффициентов трансформации, т. е.

1 -1

Тогда

Лиа - Л22Ь - 22

(7.45)

110 120

У =

(7.46)

Располагая эти двухпроводные трансформаторы в форме кольца, как показано на рис. 7.13, получим структуру с матрицей проводимостей короткого замыкания вида

(7.47)

Рис. 7.13. Двухпроводные трансформаторы Т-] (а) и Т-2 (б), образующие гибридное кольцо (в)

которая удовлетворяет всем условиям для матрицы, заданной ур-нием (7.42) на всех частотах. Однако таким образом образованная цепь также имеет частоту среза.

Как видно из рис. 7.13, только со стороны одного из четырех входов схема имеет отрицательный коэффициент трансформации. Эта структура была предложена Тиминским и названа гибридное кольцо с обращением фазы [27] (см. также работы Дьюкса [28] и Иго [29].

Список литературы

1. Nagai N., Matsomoto А. Impedance Transformers. - Monograph Ser. Res. Inst. Appl. Elec. , Hokitaido Univ. 1964, N. 12, p. 31-64.

2. Nagai N., Matsumoto A. Application of distributed constant network theory to baiun transformer. - J. Inst. Elec. Commun. Engr. , Japan, 1967, v. 50, N. 5, p. 894-900 (на японском языке).

3. Gollin R. E. Theory and design of wideband multisection quarier-wave transformers. - Proc. IRE , 1955, V. 43, p. 179.

4. Ito K. Quarter-wave transformers in the TV transmitting equipments.- J. Inst. Elec. Commun. Engr. , Japan, 1955, v. 38, N. 6, p. 481 (на японском языке).

5. Uchida Н. Properties and applications of wave choke (Sperrtopf). - J. Inst. Elec. Commun. Engr.>, Japan, 1946, v. 29, N. 9, p. 169 (на японском языке).

6. Uchida Н. Split-coaxial balance converter for VHP and UHF. - J. Inst. Elec. Commun. Engr. , Japan, 1950, v. 33, N 8, p. 406 (на япот1ско\1 языке).

7. Kogo Н., Morita К. Antenna impedance transformation by means of split-coaxial cylinder-type balun. - J. Inst. Elec. Commun. Engr. , Japan, 1966, V. 38, N. 5, p. 359 (на японском языке).

8. Roberts W. К. A new wide-band balun. - Proc. IRE , 1957, v. 45, p. 1628.

9. McLaughlin J. W., Dunn D. A., Grow R. W. A wideband balun. - IRE Trans. Microwave Theory Tech.>, MIT-6, 1958, p. 314-316.

10. Uchida H. The methods of connection between balanced and unbalanced circuits. - J. Inst. Elec. Commun. Engr. , Japan, 1947, v. 30, N. 10, p. 19.

11. Fubini E. G. A wide-band transformer from an unbalanced to a balanced line. - Proc. IRE , 1947, v. 35, p. 1153.

12. Matsumoto A. A hybrid network with distributed constants. - Bull. Res. Inst. Appl. Elec. , 1963, v. 15, p. 139-146 (на японском языке).

13. Matsumoto A. A two-wire line as a hybrid network. - Monograph Ser. Res. Inst. Appl. Elec. , Hokkaido Univ., 1964, v. 12, p. 19-29 (на японском языке).

14. Cristal E. G., Young L. Theory and tables of optimum symmeirical TEM-mode coupled transmission-line directional couplers. - 1ЕЕЕ Trans. .Microwave Theory Tech. , 1965, MIT-13, p. 544-556.

15. Toulios P. P., Todd A. C. Synthesis of symmetrical TEM-mode directional couplers. - 1ЕЕЕ Trans. Microwave Theory Tech. , 1965, MIT-13, N. 5, p. 536-544.

16. Shelton J. P., Mosko J. A. Synthesis and design of wideband equal-ripple ТЕМ directional couplers and fived phase shifters. - 1ЕЕЕ Trans. Microwave Theory Tech. , 1966, MTT-14, p. 462-473.

17. Crista! E. G. Coupled transmission-line directional couplers with coupled lines of unequal characteristic impedances. - 1ЕЕЕ Trans. Microwave Theory Tech. , MTT-14, 1966, p. 337-346.

18. Yanamoto S., Azakami Т., Itakura K. Coupled nonuniform line and its application.- J. Inst. Elec. Commun. Engr. , Japan, 1967, v. 50, N 6, p. 1037- 1044 (на японском языке).

19. Kuroda К. Distributed-coupled directional couplers. Japan Patent N 317940, Nov. 14, 1961.

20. Levy R. Tables for asymmetric multielement coupled transmission-line directional couplers. - 1ЕЁЕ Trans. Microwave Theory Tech. , 1964. .MTT-12, p. 275-279.

21. Caswell W. E., Schwartz R. P. The directional coupler-1966. - 1ЕЕЕ Tran.s. Microwave Theory. Tech. , 1967, MTT-15, p. 120-123.

22. Kuraishi G. Analysis of slotted-bridge type diplexer. - J. Inst. Elec. Commun. Engr. , Japan, 1968, v. 41, N 8, p. 764-768 (на японском языке)

23. Nagai N. Wide-band multiwire pair diplexer. - Рарег presented at the Natl. Meeting of Inst. Elec. Commun. Engr. , 1966, p. 28 (на японском языке).

24. Nagai N. Wide-band multiwire hybrid ring. - Рарег presented at the Joint Meeting of Inst, of Elec. Eng. , Japan, 1967, p. 2016 (на японском языке).

25. Nagai N. .Wultiwire mode converter. - Monograph on Circuit and System Theory. Inst. Elec. Commun. Eng. , Japan, July 1967, CT-67-I6 (на японском языке).

26. Ito К. Characteristic of rat-race circuit. - J. Inst. Elec. Commun. Engr. , Japan, 1961, V. 44, N. 2, p. 237-243.

27. Tyminsxi W. A wideband ring for UHF. - Ргос. IRE , 1953, v. 41, p. 181.

28. Dukes J. M. C. The applications of printed circuit techniques to the design of microwave components. - Ргос. 1ЕЕЕ , London, 1958, p. 105, 155.

29. Ito K- Characteristics of hybrid diplexer.- J. Inst. Elec. Commun. Engr. , Japan, 1958, v. 41, N. 4, p. 469-475 (на японском языке).

30. Arndt F. High-pass directional coupler for ТЕМ waves with space dependent coupling foctor. - Arch. Elek. Obertragung , 1967, v. 21, p. 139-146.

31. Cohn S. B. Design of simple broadband waveguide-to-coaxiaiiine junctions.- Ргос. IRE , 1963, V. 35, p. 920-926.

32. Cohn S. B. Optimum design of stepped transmission line transformers.- IRE Trans. Microwave Theory Tech. , MTT-3, 1955, p. 16-21.

33. Cohn S. B. The re-entrant cross-section and wideband 3-dB hybrid coupler. - 1ЕЕЕ Trans. Microwave Theory Tech. , 1963, MTT-ii, p. 254-258.

34. Cristai E. G. Re-entrant directional couplers having direct coupled center conductors. - 1ЕЕЕ Trans. Microwave Theory Tech. , (Correspondence), 1966, MTT-14, p. 207-208.

35. Фельдштейн A. JI. Синтез ступенчатых направленных ответвителей. - Радиотехника и электроника , т IV, февраль 1961, вып. 2, с. 234-240.

36. Фельдштейн А. Л., Жаворонкова Е. С. Расчет чебышевоких направленных ответвителей со слабой связью.- Радиотехника , т. 17, 1962, № 1.

37. Hindin Н. J. Standing-wave ratio of binary ТЕМ power dividers. - 1ЕЕЕ Trans. Microwave Theory Tech. , 1968, MTT-16, p. 123-125.

38. Hindin H. J. 3-dB couplers constructed from two tandem connected 8.34-dB asymmetric couplers. - 1ЕЕЕ Trans. Microwave Theory Tech. , (Correspondence), 1968, MTT-16, p. 125-126.

39. Levy R. General synthesis of asymmetric multi-element coupled-transmission-iine directional couplers. - 1ЕЕЕ Trans. Microwave Theory Tech. , 1963, MTT-ii, p. 226-237.

40. Levy R. Transmission-line directional couplers for very wideband operation. - Ргос. IEE , London, 1965, v. 112, p. 469-476.

41. Levy R. Directional couplers. - Advan. Microwaves , 1966, v. 1, p. 115.

42. Levy R., Lind L. F. Synthesis of symmetrical brachguide directional couplers. - 1ЕЕЕ Trans. Microwave Theory Tech. , 1968, MTT-i6, N. 2, p. 80-89.

43. Matthaci G. L. Tables of Chebyshev impedance transforming networks of low-pass filter form. - Ргос. 1ЕЕЕ , 1964, v. 52, p. 939-963.

44. Matthaei G. L., Cristai E. G. Multiplexer channel-separating units using interdigital and parallel-coupled filters. - 1ЕЕЕ Trans. Microwave Theory Tech. , 1965, MTT-13, p. 328-334.

45. Matthaei G. L. Short-step Chebyshev impedance transformers. - IEEE Trans. Microwave Theory Tech. , MTT-14, 1966, p. 372-384.

46. Oilman H. G., Jr. Analysis of compensated balun. - *Rantec Corp., Calif, Tech. Rept. , May 1961.

47. Oilman H. G., Jr. The compensated balun. - 1ЕЕЕ Trans. Microwave Theory Tech. , 1966, MTT-14, p. 112-119.

48. Pule J. R. Broadband coaxial-to-stripline transition. - 1ЕЕЕ Trans. Microwave Theory Tech. , 1964, MTT-12, p. 364-465.

49. Ribiet H. J. The short slot hybrid. - Ргос. IRE , 1952, v. 50, p. 180-184.

50. Ribiet H. J. General synthesis of quarterwave impedance transformers.- IRE Trans. Microwave Theory Tech. , 1957, MTT-5. p. 36-43.

51. Schiffman B. M. A new class of broad-band microwave 90-degree phase shifters. - IRE Trans. Microwave Theory Tech. , 1958, MTT-6, p. 232-237.

52. Schiffman B. M., Carter P. S., Matthaci G. L. Microwave filters and coupling structures. - SRI Project 3526, Contract DA-36-039-SC-87398, 7-th Quart. Progr. Rept., Pt. 3 , Stanford Res. Inst, Menio Park, Calif., Oct. 1962.

53. Seidel H., Rosen J. Multiplicity in cascade transmission-line synthesis. - 1ЕЕЕ Trans. Microwave Theory Tech. , 1965, MTT-13, p. 397-283, 397-407.

54. Shelton J. P. Synthesis and design of wideband ТЕМ directional couplers, presented at ICMCI. Tokyo, 1964.

55. Shelton I. P., Van Wagoner R. C. Tandem couplers and phase shifter for multi-octave tandwidths. - Microwaves , 1965, v. 4, p. 14-19.

56. Shimizu I. K-, Jones E. M. T. Coupled-transmission-line directional couplers.- IRE Trans. Microwave Theory Tech. , 1968, MTT-6, p. 403-410.

57. Tresselt C. P. The design and construction of broadband, high-directivity, 90-degree couplers using nonuniform line techniques. - 1ЕЕЕ Trans. Microwave Theory Tech. , 1966, MTT-14, p. 647-656.

58. Tresselt C. P. A tapered-line 3dB coupler. - Res. Lab., Bendix Corp., South-field, Mich. Rept. 3772 for Naval Ord. Lab. , Corona, Calif, under Contract N-i23-(62738)-56114 A, 1967.

59. Wenzel R. I. Applications of exact synthesis method to multichannel filter design. - 1ЕЕЕ Trans. Microwave Theory Tech. , 1968, MTT-13, p. 5-15.

60. Wenzel R. L Printed circuit complementary filters for narrow bandwidth multiplexers. - 1ЕЕЕ Trans. Microwave Theory Tech. , 1968, MTT-16, p. 14/-157.

61. Wenzel R. L Wideband high selectivity diplexers utilizing digital elliptic filter.- IEEE Trans. Microwave Theory Tech. , 1967, MTT-12, p. 669-680.

62 Wenzel R. L Some general properties of commensurate line-fength complementary and pseudo-complementarv microwave filter. - 1ЕЕЕ Trans. Microwave Theory Tech. , 1968, MTT-i6, p. 191 - 192.

63. Young L. Tables for cascaded homogeneous quarterwave transformers.- IRE Trans. Microwave Theory Tech. , 1959, MTT-7, p. 233-237; - Соггес-tions , 1960, MTT-8, p. 243-244.

64. Young L. The quarter-wave transformer prototype circuit. - IRE Trans. .V\icrowave Theory Tech. , 1960, MTT-8, p. 483-489.

65. Young L. Inhomogeneous quarter-wave transformers of two sections. - IRE Trans. Microwave Theory Tech. , i960, MTT-8, p. 645-649.

66 Young L. Stepped impedance transformers and filter prototypes. - IRETrans. Microwave Theory Tech. , 1962, MTT-10, p. 339-359.

67. Young L. Synchronous branch-guide directional couplers for and high power applications.---IRE Trans. Microwave Theory Tech. , 1962. MTT-10, p. 459- 475.

68. Young L. The analytical equivalence of ТЕМ mode directional couplers and transmission-lme stepped impedance filters. - Ргос. IEE , I ondon, 1963, V. 110, p. 275-281.