Магический тройник, или magic tee, — это четырёхпортовый волноводный гибрид для разделения и сложения сигналов с фазовыми отношениями 0° и 180°. Он имеет два коллинеарных плеча, суммарный порт Σ и разностный Δ. Два боковых плеча не являются двумя одинаковыми разностными портами.
Сначала обозначить порты
Нумерация зависит от производителя. Здесь A и B — коллинеарные плечи, Σ — плечо в H-плоскости, Δ — плечо в E-плоскости. Проверяйте чертёж и опорные плоскости конкретного изделия.
Простое пересечение труб не обеспечивает идеального согласования. Размеры и согласующие элементы подбирают для нужной полосы. Не следует объяснять работу обязательным преобразованием TE10 в TE20 во всех плечах.
Возбуждение суммарного порта
В идеальном согласованном гибриде вход Σ делится поровну между A и B, с одинаковой фазой. Порт Δ развязан. Каждое выходное плечо получает половину входной мощности, то есть уровень на 3,01 дБ ниже.
Эти 3,01 дБ описывают деление, а не обязательное выделение половины мощности в тепло. Реальное устройство имеет дополнительные потери и ошибки баланса, которые измеряют отдельно.
Возбуждение разностного порта
Сигнал на Δ делится между A и B с одинаковыми амплитудами и разностью фаз 180°. В идеальной модели Σ развязан с Δ.
Фазы относятся к выбранным плоскостям. Разная электрическая длина кабелей и участков после гибрида может изменить показания измерительной системы, даже если сам компонент симметричен.
Сложение сигналов A и B
Для нормированных комплексных падающих волн одна из согласованных систем фаз даёт bΣ = (aA + aB)/√2 и bΔ = (aA − aB)/√2.
Равные синфазные входы складываются в Σ и компенсируются в Δ. Равные противофазные дают обратный результат. Ошибка амплитуды или фазы оставляет остаточную мощность там, где в идеале ожидается нуль.
| Идеальное возбуждение | Результат |
|---|---|
| Только Σ | A и B равны и синфазны; Δ развязан. |
| Только Δ | A и B равны и противофазны; Σ развязан. |
| Только A | Деление между Σ и Δ; B развязан. |
| A и B равны и синфазны | Сложение в Σ. |
Где используют сумму и разность
Гибрид может входить в распределительные сети, измерительные мосты и балансные схемы. Суммарные и разностные каналы применяют также в угловых измерениях, но точность всей системы не задаётся одним тройником.
При объединении источников нужны согласованные частоты, фазы и допустимые нагрузки. Порты, для которых предусмотрено согласованное завершение, подключают к нагрузкам с подходящей реальной мощностью.
Что проверять в спецификации
- Отражение каждого порта в полосе.
- Дополнительные потери относительно идеального деления.
- Амплитудный и фазовый баланс.
- Развязку Σ–Δ и A–B при заданных завершениях.
- Среднюю и пиковую мощность, интерфейсы и среду.
Нет общей гарантии развязки свыше 30 дБ или КСВ ниже 1,2. В VNA-измерении задайте опорные плоскости и завершите неизмеряемые порты. Если результат ограничен шумовым порогом, укажите эту границу.
Ферритовый фазовращатель управляет фазой другим способом и не является синонимом magic tee. Упоминание ECSS или стандарта резисторов не доказывает требования к данному гибриду. Используйте применимые документы конкретного проекта.
Геометрия и фазовые связи показаны в Microwaves101: Magic Tees. Сопоставляйте принцип с полосой, фланцами и результатами измерений выбранной модели.
