Багатоелементні відгалужувачі

Для підвищення спрямованості використовують СВ з більше ніж 2 елементами зв’язку. При цьому, якщо отвори розташовані на відстані Λ/4 один від одного, то вони повинні бути різного діаметра. Наприклад, у відгалужувачі з трьома отворами зв’язку (рис.1.6), якщо крайні отвори І і ІІІ однакові, то середній отвір ІІ повинен бути таким, щоб амплітуда хвилі, що збуджується від нього у вторинному хвилеводі, була у 2 рази більша, ніж у хвиль збуджених крайніми отворами . Лише в такому випадку компенсація обернених хвиль у вторинному хвилеводі буде повна. На практиці найбільш поширений такий вибір розмірів отворів зв’язку, при якому амплітуда хвилі, збудженої у вторинному хвилеводі, змінюється від отвору до отвору за законом коефіцієнтів біноміального розкладу.

Рис. 1.6. Спрямований відгалужувач з трьома елементами зв’язку

Якщо СВ є системою елементів зв’язку з однаковими геометричними розмірами, то відстань між ними повинна залежати від кількості елементів. Наприклад, для трьохелементного СВ правильно

, , (1.23)

де А – амплітуда хвилі, що збуджується одиничним отвором зв’язку. Умовою ідеальної спрямованості () буде l = Λ/6.

Аналогічно для відгалужувача з n елементами зв’язку (рис.1.7) можна записати

, . (1.24)

Спрямованість такого відгалужувача буде

, (1.25)

перехідне послаблення –

, (1.26)

де

,

,

, ,

, ,,,

,

,

r – радіус отвору зв’язку, t – товщина спільної стінки, h – зміщення отвору від осі хвилеводу, a – розмір широкої стінки хвилеводу (рис.1.8). У формулах для спрямованості та перехідного ослаблення перший член описує внесок поодинокого отвору, другий – взаємодію системи отворів. Спрямованість буде максимальною, якщо , тобто коли, деk – ціле, k = 1, 2 ...

Порівняння спрямованих відгалужувачів з багатьма елементами зв’язку показує, що відгалужувачі з відстанями l = Λ/4 більш широкосмугові, але розміри області зв’язку в них у n/2 раз більші, ніж у відгалужувачів із l = Λ/2n. Тому у випадках, коли допустиме деяке зменшення ширини смуги частот з метою зменшення габаритів конструкції, використовують відгалужувачі з l ≠ Λ/4.

Рис.1.7. Спрямований відгалужувач з n отворами зв’язку

Рис.1.8. Область зв’язку багатоелементного СВ

Розрахункове завдання

1. За заданими викладачем геометричними розмірами та частотою розрахувати параметри відгалужувача Бете.

2. За заданими викладачем геометричними розмірами та частотою розрахувати параметри хрестоподібного СВ.

3. За заданими викладачем геометричними розмірами та частотою розрахувати параметри відгалужувача з двома отворами зв’язку в спільній вузькій стінці.

4. Для багатоелементного СВ із системою отворів у спільній широкій стінці за заданими викладачем геометричними розмірами і частотою визначити оптимальну робочу довжину хвилі Λ_опт .

5. Розрахувати спрямованість і перехідне ослаблення СВ, що досліджуються у 20% смузі нормованих довжин хвиль . Розрахунок проводити з інтервалом= 2%.

6. За даними розрахунків побудувати графіки залежностей N і C від нормованої довжини хвилі або частотиf/f₀.