Волноводный восьмиплечий мост Советский патент 1992 года по МПК H01P5/18 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в моноимпульсных,антеннах радиолокационных станций и станций космической связи.

Известны восьмиплечие мосты, представляющие собой комбинацию четырех двойных волноводных тройников, использующихся в схемах питания моноимпульсных антенн. Однако такие устройства сложны, имеют значительную массу и габариты, неудобное расположение входных и выходных плеч. Этих недостатков лишены волноводные восьмиплечие мосты, описанные в 1.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту (прототипом)

является волноводный восьмиплечий мост 2, содержащий отрезки входных и выходных волноводов прямоугольного поперечного сечения с общими широкими и узкими стенками, соединенные областью связи, выполненной в виде отрезка многомодового волновода прямоугольного поперечного сечения, широкая стенка которого в раз больше узкой. Мост обеспечивает равное деление мощности, поданной в один из его входных волноводов, между четырьмя противоположными выходными волноводами. Недостатком прототипа является го, что он не обеспечивает суммирование синфазных сигналов, поданных в четыре входных волновода, в одном выходном волноводе а такV

О

о ел VJ

ю

же объединение квадратурных разностных сигналов в двух других волноводах. Этот недостаток не позволяет, например, использовать прототип для реализации двух- канальной схемы моноимпульсной обработки принимаемых сигналов.

Целью изобретения является обеспечение сложения в одном из выходных отрезков волноводов входных сигналов и вычитание этих сигналов в двух других смежных выходных отрезках волноводов. Это позволяет реализовать двухканальную схему моноимпульсной обработки принимаемых сигналов, поскольку в каждом из двух смежных выходных отрезков волноводов выделяются сигналы ошибки наведения в двух ортогональных плоскостях слежения, причем эти сигналы имеют относительный фазовый сдвиг л/2 , что позволяет легко разделить их при обработке, используя в качестве опорного суммарный сигнал из соответствующего отрезка выходного волновода.

Поставленная цель достигается тем, что длина I области связи выбрана из условия I 5 П ( ), где И фазовые постоянные волн Ню и Н21 в области связи соответственно, а в два смежных по диагонали входных волновода включены два фазовращателя с фазовым сдвигом р, равным разности набега фаз волн Ню и Н20 на длине области связи и с фазовым сдвигом (р± п соответственно.

На чертеже представлена конструкция устройства.

Устройство содержит четыре входных волновода 1, 2, 3, 4, четыре выходных волновода 5, 6, 7, 8, область связи 9 и фазовращатели 10, 11, во входных волноводах 1 иЗ соответственно, выполненные, например, в виде диэлектрических пластин,

В соответствии со свойствами моста 1, матрица рассеяния его имеет вид:

00 00 р 1-р 1

О 000 1 р 1 -р

О 0 00 -р 1 р 1

0000 1 -р 1 р

р 1 -р 1 0 0 0 0(1)

1 р 1 -р О О О О - р 1 р 1 О О О О 1 - р 1 р О О О О

где р еЧ р - ( - /Знго) I. I 5 гг/{бню - ) А-ио- А+20 Ан21 фазовые постоянные соответствующих типов волн,

I - длина многомодовог.0 волновода.

Пусть во входных волноводах 1, 2, 3, 4 возбуждаются синфазные сигналы с различными (в общем случае) амплитудами (это может иметь место, например, при амплитудной пеленгации)

ai А, 32 В, аз С, аа, D.

Проходя отрезки волноводов 1 и 3 сигналы ai и аз получают задержку по фазе относительно сигналов 92 и ЗА, проходящих отрезки волноводов 2 и 4, за счет фазовращателей 10 и 11:

a i A- e а 2 В

а з Ge-WM a-4 D

где р1о 5л н1о-/ Н2о)/0 Н1о-/Зн21) фазовый сдвиг, вносимый фазовращателем 10,

+ я.5(бню-/ Н2о)/09нш-/Зн21) - р + я - фазовый сдвиг, вносимый фазовращателем 11,

Таким образом,

25

a i A-P. а з -С«Р. а 2 В , а л D

(2)

где Р е ,

Сигналы ЬБ, Ьь, b. ba в отрезках, волноводов 5, 6, 7, 8 определяются в результате перемножения матриц:

bi b Ьз

Ь4 Ь5 be

I,b7 bs

(3)

где bi, ba, Ьз, b4 - отраженные сигналы в отрезках волноводов 1, 2, 3, 4.

Результат выполнения операции перемножения матриц (3) с учетом выражений (1) и (2) получен в виде:

bi b2 Ьз b4 О,

bs- -g- (A-P-P + B,+ C-P-P + D),

be (A-P + B P - OP - D-P). b (-A-P-P + B -C-P-P + D-P), b8 ( P-GP + DP).

И после несложных преобразований получены окончательные выражения для выходных сигналов:

bs (A В + С D), be ° (A B) - (C 4 D)cos + + jl (B + C) - (A 4 D)sln p, b | (- A + В - С + D). (4) Ьв | (A + D) - (B 4 C)cos p + + 4 KC + D)-(A + B)slnp.

Как видно из (4), разности амплитуд попарно равных входных сигналов, подаваемых в смежные входные отрезки волноводов, зависят от разности набега фаз волн Ню и Н20 на длине области связи. При длине области связи, выбранной из условия ( /5нго) л (как это имеет место у прототипа) угол р составляет величину 80°. При этом разности амплитуд попарно равных сигналов, поданных во входные отрезки волноводов, будут существенно различаться. В данном устройстве дпина области связи выбрана из условия )1 5 Я, поэтому

f - (#н ю ) I -- 5 я (Ян ю - /9н2о) / /(Рн10-/5н21) -5-уъ.(5)

где - разность набега фаз волн Н ю и Н20 у прототипа.

Из (5) видно, что угол р моста по сравнению с прототипом составляет 400° 360° + 40°, что существенно уменьшает разницу в разностях амплитуд попарно равных сигналов, поданных во входные отрезки волноводов, в выходных отрезках волноводов.

Таким образом, восьмиплечий мост позволяет суммировать четыре синфазных сигнала в одном выходном волноводе, объединить разности пар сигналов во временной квадратуре в двух других выходных отрезках волноводов и выравнять амплитуды их квадратурных составляющих.

Использование восьмиплечего моста, например, в моноимпульсных системах позволяет сократить количество приемных трактов с трех до двух, обеспечив тем самым уменьшение инструментальных ошибок пеленгования, снизить стоимость моноимпульсных систем, их массогабаритные

показатели, существенно упростить СВЧ- тракт.

Формула изобретения Волноводный восьмиплечий мост, содержащий отрезки входных и выходных вол- ноеодов прямоугольного поперечного сечения с общими широкими и узкими стенками, соединенные областью связи, выполненной в виде отрезка многомодового

волновода прямоугольного поперечного сечения, широкая стенка которого раз больше узкой, отличающийся тем, что, с целью обеспечения сложения в одном из выходных отрезков волноводов входных

сигналов и вычитания этих сигналов в двух .других смежных выходных отрезках волноводов, длина I области связи выбрана из условия 1 5 ж ню ), где и фазовые постоянные волн типа Ню

и Н21 в области связи соответственно, а в два смежных по диагонали входных волновода включены два фазовращателя с фазовым сдвигом р , равным разности набега фаз волн Ню и Нао на длине области связи и с

фазовым сдвигом р + я соответственно.

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в моноимпульсных антенных системах. Целью изобретения является обеспечение сложения в одном из выходных отрезков волноводов входных сигналов и вычитания этих сигналов в двух других смежных выходных отрезках волноводов. Волноводный восьмиплечий мост содержит отрезки входных волноводов 1, 2, 3 и 4 и отрезки выходных волноводов 5. 6. 7 и 8 прямоугольного поперечного сечения с общими широкими и узкими стенками, соединенные областью связи 9, длина I которой выбрана из условия I 5 л (Дню ). где и /9н21 - фазовые постоянные волн типа НЮ и Н21 в области связи 9 соответственно. В отрезках входных волноводов 1 и 3 включены два фазовращателя 10 и 11 с фазовым сдвигом (р, равным разности набега фаз волн Ню и Н20 на длине области связи 9 и с фазовым сдвигом (р+ я соответственно. Выполнение области связи 9 длиной I и использование фазовращателей 10 и 11 во входных волноводах 1 и 3 позволяет осуществить одновременно суммарно-разностную обработку четырех входных сигналов. 1 ил. СО