Глава 1.2. Гибридные ответвители.
Гибридные ответвители предназначены для деления или суммирования энергии высокочастотных сигналов, при этом взаимное влияние источников должно быть исключено. Кроме того, они должны обеспечивать точные фазовые соотношения выходных сигналов, в особенности это относится к фазовым сдвигам Ш° и Ш°/180°, так как сигналы с такой разностью фаз необходимы для устройств, работающих в однотактном и двухтактном режимах.
Гибридные ответвители состоят обычно из одного или нескольких широкополосных трансформаторов, подобных описанным в предыдущем разделе, а также из одного или нескольких активных резисторов, служащих для поглощения части мощности, поступающей не в противофазе (с нежелательным сдвигом фаз). В качестве трансформаторов предпочтительно использовать трансформаторы на линии вследствие их широко-полосности и присущих им хороших фазовых и амплитудных балансных свойств, от которых в значительной мере зависит развязка между входами Ах, т. е. взаимное влияние источников сигнала; величина Ах для оптимальной реализации конструкции составляет > 30 дБ в полосе частот до 150 МГц. В равной мере все сказанное относится к величинам собственного затухания аi и КСВ (s). В качестве поглощающих резисторов преимущественно используют безындуктивные металлопленочные резисторы; в случае режимов с большой мощностью сигнала предпочитают тонкопленочные компоненты в микро-полосковом или коаксиальном исполнении.
Прежде всего скажем о цепях с Ш° фазовым сдвигом. Их условное обозначение с указанием фазовых соотношений и две функционально идентичные схемы с двумя фазорасщепляющими ветвями R 3, R4 изображены на рис. 1.27. R1; R3 и R4 представляют собой источники сигнала и нагрузочные резисторы, которые включены в гибридный ответвитель вместе с поглощающим резистором R2. Обратите внимание на различные значения номиналов сопротивлений. Минимальная рабочая частота fmin для входа R1 составляет Ш Гц (!) и вообще зависит от типа используемого трансформатора. Независимо от многочисленных конфигураций R1 и R2, R3 и R4 развязаны между собой.
Схемы Ш°-гибридных ответвителей, у каждого из которых имеются две фазорасщепляющие ветви, приведены на рис. 1.28. На входы можно подключать нагрузки. Для данных схем частотная характеристика входа R t не начинается от Ш Гц, а определяется частотными свойствами трансформирующей квазилинии.
На рис. 1.29 изображены две схемы Ш° ответвителей с четырьмя расщепляющими ветвями. Нагрузки на входах здесь одинаковой величины. Как особое преимущество этих схем следует отметить возможность их реализации с использованием трансформаторов на линии.
Представленные здесь так называемые “столбовые”-структуры можно реализовать оптимальным образом в случае четного числа расщепляющих входов, т. е. 2, 4, 6 и т. д. В противоположность этому описанные ниже 4 схемы Ш° - гибридных ответвителей свободны от указанных ограничений, но при своей реализации требуют больших затрат. Их условное обозначение с указанием фазовых соотношений, а также две схемы, каждая с двумя расщепляющими ветвями, изображены на рис. 1.30. Входы нагружены на различные сопротивления.
На рис. 1.31 показаны еще две разновидности Ш° - схем, которые имеют одинаковые входные сопротивления.
На рис. 1.32 представлены две схемы Ш° ответвителей, каждая с тремя расщепляющими цепями и одинаковыми входными сопротивлениями.
Наконец, на рис. 1.33 приведены схемы еще двух Ш° ответвителей с четырьмя расщепляющими ветвями каждая и одинаковыми входными сопротивлениями.
Конфигурации, приведенные на рис. 1.30-1.33, используются в основном при передаче больших мощностей, например в случае параллельного включения нескольких усилителей мощности на общую нагрузку. При эксплуатации в данном режиме величину мощности P tx, рассеиваемой балластным сопротивлением Rx, а также величину полезной мощности Р0, поступающей на общее нагрузочное сопротивление RL, можно рассчитать по формулам, приведенным в табл. 1.1. При расчетах предполагается, что недействующие ключенные модули обладают сравнительно высоким сопротивлением, что типично для практики. Последняя формула в табл. 1.1 показывает, что Ptx сильно зависит от Rx. 
При использовании сигналов с неподавленной несущей мощность Р tx, рассеиваемая на Rx, должна равняться расчетной, а в случае сигналов с подавленной несущей мощность будет составлять одну треть от вычисленной величины Ptx.
Рис. 1.27. Условное обозначение с указанием фазовых соотношений и две схемы Ш° -гибридных ответвителей с двумя расщепляющими цепями.
Эти схемы имеют разные входные сопротивления. 
Рис. 1.28. Схемы двух Ш° - гибридных ответвителей с двумя расщепляющими цепями.
Эти схемы имеют одинаковые входные сопротивления. 
Рис. 1.29. Схемы двух Ш° - гибридных ответвителей с четырьмя расщепляющими цепями.
Эти схемы имеют одинаковые входные сопротивления. 
Рис. 1.30. Условное обозначение с указанием фазовых соотношений и две схемы Ш°-гибридных ответвителей с двумя расщепляющими цепями.
Эти схемы имеют разные входные сопротивления. 
Рис. 1.31. Схемы двух Ш°-гибридных ответвителей с двумя расщепляющими цепями.
Эти схемы имеют одинаковые входные сопротивления. 
Рис. 1.32. Схемы двух Ш°-гибридных ответвителей с тремя расщепляющими цепями.
Эти схемы имеют одинаковые входные сопротивления.
Рис. 1.33. Схемы двух Ш°гибридных ответвителей с четырьмя расщепляющими цепями.
Эти схемы имеют одинаковые входные сопротивления. 
Рис. 1.34. Условное обозначение с указанием фазовых соотношений и две схемы Ш°/180"-гибридных ответвителей, каждый из которых образован из 2 + 2 расщепляющих цепей.
Эти схемы имеют разные входные сопротивления. 
Таблица 1.1
И наконец, поговорим о Ш° /180°-схемах. Их условное обозначение с указанием фазовых соотношений и две соответствующие схемы, каждая из которых содержит 2 + 2 расщепляющих цепи, изображены на рис. 1.34. В противоположность Ш°-схеме сопротивление R 2 будет в данном случае внешним элементом. Сопротивления R1-R4 можно свободно выбирать в качестве нагрузки или поглощающего элемента.
Обратите внимание на то, что сопротивления R имеют различные значения. Значение нижней рабочей частоты f min для входа r1 составляет в данной схеме Ш Гц, а вообще оно зависит от типа трансформатора.
Между входами R1 и R2, а также R3 и R4 существует полная развязка, не зависящая от многочисленных возможных конфигураций схем.
Если требуется иметь одинаковые входные сопротивления для всех входов гибридного ответвителя, то следует использовать Ш° /180°-схемы, изображенные на рис. 1.35. Для входа R 1 этих схем область частот вблизи Ш Гц является нерабочей; величина нижней граничной частоты fmin рабочего диапазона зависит от частотной характеристики трансформирующей квазилинии.
Рис. 1.35. Схемы двух Ш°/180°-гибридных ответвителей, каждый из которых образован 2 + 2 расщепляющимися цепями.
Эти схемы имеют одинаковые входные сопротивления.
Для всех схем, описанных выше, а в особенности для сложных, содержащих несколько трансформаторов и поглощающих сопротивлений, следует обращать особое внимание на электрическую симметрию, так как даже самые незначительные отклонения приводят к неприемлемому фазовому и амплитудному разбалансу, и в результате получаются значительные потери мощности и снижение Ах .
| 
