Главная Бухгалтерия в кармане Учет расходов Экономия на кадровиках Налог на прибыль Как увеличить активы Основные средства
Главная ->  Фильтры СВЧ 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 [ 21 ] 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82

2kQ,

4<Й

, дб.

(11.04.1)

где u=-- ; частота; /о - средняя частота полосы).

Затухание в середине полосы равно hi) ,

2kQ,

, дб.

Если удомегшоряется нераиенство 1 , I

- + -

(11.04.2)

(11.04.3)

Qe Qa

то характеристика будет иметь горб тосреднне, как показано на рис. 11.04.2, и тогда говорят, что связь реаоиаторов выше критической.

Если же

*= + 1 то говорят, что связь резонаторов равна критической.

Наконец, когда удометиоряет-ся щераеенство


(11.04.5)

Рис. 11.04.2. Типичная характеристика симметричной пары резонаторов при саязи больше критической

то [говорят, ЧТО (СВЯЗЬ резонаторов ниже критической').

В 1сл!учаях крнт.и1чеокой и ниже ирнпичеокой овяаи характеристика не имеет гор^ба посредине, а потерн на средней частоте полосы возрастают по мере уменьшения связи между резонаторам)и.

Способ проведения испытаний пары резонаторов, показанных на рис. 11.04.1, заключается в следующем. Сначала нспытывается одиночный резонатор, допустим левый, по методу, описанному в § 11.02, причем правый резонатор должен быть сильно расстроен.

) Уравнение является приближенным и обеспечивает наибольшую точность лишь в случае узких полос. Это находит отражение в том, что в качестве частотной переменной используется величина u=(if-~W/R

2) Здесь значения этих терминов имеют совершеиио иной смысл, чем л случае одиночных резонаторов (см. § 11.02).

Этого можно добиться, введя его настроечный винт глубоко внутрь, тогда второй резонатор не будет оказывать заметного влияния на первый при резона.нсе. В результате таких нспытаннй получают значения добротностей Qe и Ои. Далее, настроив резонаторы на одну и ту же частоту (см. § 11.05) и нзмепнв затухание (/.л)о в середине полосы, а затем решая ур-нне (11.04.2), находят коэффициент связи k.

В большинстве случаев прн испытании пар резонаторов много-. резонаторного фильтра характеристика будет соответствовать связн значительно выше критической. Тогда может оказаться, что вместо измерения величины (La)o удобнее измерить частоты } и fb (см. рис. 11.04.2), определив точки минимального ксв. Можно показать, что

(11.04.6)

(11.04.7)

Заметим, что если добротности Qe и Ои значительно превышают отношение liw то даже большие относительные ошибки при их измерении не приведут к заметным погрешностям при нахождении величины k.

Кривые для определения параметров полосковых инверторов сопротивлений и проводимостей, приведенные на рис. 8.05.2а, б,в н 8.08.2, были получены посредством лабораторных измерений симметричных испытательных секций нз двух резонаторов с регулируемыми неоднородностями связи между ними. Связи на концах поддерживались постоянными и очень слабыми с тем, чтобы внешняя добротность Of была достаточио большой; ха1ра1ктер.ист1ика соответствовала связн значительно выше критической (в этом случае точки низкого ксв на частотах / и /ь будут ярко выражены, см. рис. 11.04.2). После того как определен коэффициент связи между резонаторами по рассмотренным выше методам, можно определить параметры инвертора, учитывая, что

I. Ш

i-fi

(11.04.8)

как было показано в § 8.02, и что параметры крутизны резонаторов при этом равны Ь]=й(я/4)Уо нлн Xj-d(a/i)Zo, где d - целое число, равное номинальной длине резонатора в четвертях длин волн (см. § 8.14).

Для вычисления параметров инверторов по коэффициентам связи нужно знать параметры крутизны резонаторов. Описание связей с помощью инверторов обычно более полезно для целей анализа, гак как сведения о параметрах инверторов дают больше информа-5-476 - 129



а и, чем сведения о коэффициентах сввэн. Однако получение коэффициентов связи kj, j+i между резонаторами и внешних добротностей резонаторов на концах фнльтра, как этого требуют выражения (8.02.14), (8.02.16) нлн (8.02.22), (8.02.24), равносильно полу-чеаию заданной характеристики фнльтра (по крайней мере, когда он обладает узкой илн умеренно широкой полосой и когда все резонаторы настроены надлежащим образом иа одну и ту же частоту).

Таким образом, использование методов данного параграфа совместно с методами § 11.02 позволяет правильно отрегулировать связи фильтра с узкой нли умеренно широкой полосой даже для резонаторов несколько произвольной формы, параметры крутизны которых неизвестны.

Если отдельные резонаторы легко извлекаются нз фильтра, то южно вынимать их попарно н испытать пары одинаковых резо-аторов (при условии, что фильтр симметричен). Еслн же такое звлеченне резонаторов затрудвнтельно, то может оказаться целесообразным шостроить эюоперимвнтальный симметричный фильтр из двух резонаторов, сконструированный так, чтобы связи можно было легко изменять. Подобный испытательный фильтр удобно использовать для отработки всех элементов связи.

11.05. Настройка мпогорезонаториых полоснопропускающих фильтров

Слово настройка , в том смысле, в каком оно здесь употребляется, относится к процессу такой регулировки резонаторов, что бы все они были в резонансе на одной и тон же средней частоте полосы (1)0. Вообще синхронно настроенные полоснопропускающ.ие фильтры (типа рассмотренных в гл. 8, 9, 10) прн правильной настройке будут обладать характеристикой, симметричной относительно этой средней частоты, не считан некоторых воз,чожных иска-женнй из-за частотных эавнои,чостей связей (см., например, ха-рактернсгику на рис. 8.08.36).

Если же в полоснопропускающем фильтре данного типа все резонаторы -наст.роены должным образом, но овязи не откоррек-ти-рованы. То, хотя характеристика получается почти симметричной, ее форма окажется неправильной (например, величина пульсаций в полосе пропускания ли ширина полосы будут отличаться от требуемых.

Метод короткого замыкания и холостого xoдa). Этот метод част зпольэуется для настройки синхронных фильтров. Сущность го можно уяснить с помощью Р'ИС. 11.05.1, на котором показан олоонотропуокающий (фильтр с дау|мя последовательными н од-апм шараллельным резонатором. Ключи ирад(наз1начены для раз-

> Этот метод описан Дишелом (Dishal) [2].

- 130 -

мыкания паследовапелыных резонаторов и замыкания налороткв параллельного :реаанатора.

Пусть для начала последовательные резонаторы разомкнуты с помощью ключей Si н Sa, а параллельный резонатор замкнут накоротко с помощью ключа 52. Тогда полная проводимость К будет равна нулю. Затем подается сигнал иа средней частоте ыв, замыкается ключ Si н настраивается резонатор /. Так как резоиа-


Рис. 11.05.1. Трехрезонаторный полоснопропускающий фильтр

\

Ф

Рис. 11.05.2. Полосиопропускающий фильтр с непосредственной связью параллельных резонаторов

тор 2 закорочен, то, когда входная проводимость Yin станет равной бесконечности, резонатор / будет настроен. После этого он будет обладать нулевым реактивным сопротивлением н можно настровть резонатор 2, разомкнув ключ S2. Резонатор 2 настраивается до тех пор, пока величина Yin не станет равной нулю (так как ключ Sf разомкнут). Наконец, замыкается ключ Sj и настраивается резонатор 3 (при этом ключ Sb замкнут, чтобы шунтировать нагрузку) до тех пор, пока проводимость Vin не станет равной бесконечности. Далее ключ Sb размыкается н процесс настройки на этом заканчивается.

Отметим, что в описанном способе последовательные резонаторы настранвалнсь до получения короткого замыкания .на входе, то время как параллельные резонаторы настраивались до получения яа входе холостого хода.

Теперь рассмотрим эквивалентный фильтр, изображенный на рис. 11.05.2, в котором используются только параллельные резонаторы, разделенные / ниверторамн, представляющими собой элементы связи. Если /-инверторы не зависят от частоты, то такой фильтр может обладать той же входной проводимостью Yiщ я характеристикой передачи, что в фильтр на рис. 11.05.1. Однако, нескольку в рассматриваемом случае все резонаторы соединены на-раллельно, процесс настройки начинается с того, что резонаторы и нагрузка справа замыкаются накоротко. Последующий процесс 5* - 131 -



настройки во многом схож с рассмотренным ранее и сводится в основном к следующим этапам.

J. Все параллельные резонаторы замыкаются нажоротко, н на входе получается холостой ход (т. е. К, =0).

2. Резонатор / выводится нз короткозамкнутого состояния и на-стрзивается до тех пор, пока на входе на частоте не получится короткое замыкание.

3. Резонатор 2 выводится из короткозамкнутого состояния и настраивается до тех пор, пока на входе на частоте щ не получится холостой ход.

4. Этот процесс повторяется, причем на входе поочередно получается нли короткое замыкание при настройке одного резонатора, или холостой ход при настройке следующего. После настройки последнего резонатора снимается короткое замыкание на выходе.

Если в фильтре используются последовательные резонаторы и /(-.инверторы, то методика, по существу, остается прежней, за исключением того, что все резонаторы должны быть вначале разомкнутыми н прн этом на входе будет короткое замыкание.

В качестве примера применения изложенной .методики к свч фильтрам остановимся яа полосковых фильтрах с емкостными связями, рассмотренных в § 8.05. В эти филыры введены настроечные винты, как показано на рнс. 11.05.3. В начале настройки все вин-


Рис. 11.05.3. Полосковый фильтр с емкостной связью и настроечными винтами

ТЫ полностью вворачиваются, чтобы замкнуть накоротко резонаторы и выходную линию. Затем фильтр присоединяется к измерительной линнн и определяется положение минимума напряжения на частоте о- Далее винты первого резонатора регулируются до тех пор, пока минимум напряжеиня на -измерительной линии не сместится точно на четверть длины волны. После этого настраивается второй резонатор так, чтобы минимум напряжения вернулся в первоначальное положение. В процессе последовательной настройки резонаторов минимум .напряжения передвигается то назад, то вперед между двумя точками, расположенными на расстоя-иин Хо/4.

.В .случае воинноводных .фильтров (См. § 8j06), (которые содержат резонаторы с лосладовательным thihom рвзо1на1 са .и /С-ииверторы, методика, то .существу, остается прежней, за исключением - 132 -

ТОГО, что астроечные винты размещаются в середине полуволновых резонаторов, а не на нх концах (чго позволяет получить холостой ход на зажимах /(-инверторов при полном вворачивании всех винтов). Вннт на выходе должен быть размещен на расстоянии четверти длины волны от выходной диафрагмы.

На пра1ктике точность этой метовиии в большой степени зайи-сит от того, насколько хорошо аппроксимирована идеаЛ1Изирован-ная цепь, изображенная на рис. 11.05.2 (.илн дуальная ей). Для нее, например, короткое замыкание резонатора будет также давать короткое замыкание зажимов, подключенных к нему /-инверторов.

В другой цепи, приведенной на рис. 11.05.3, спольэуются инверторы, показанные на рнс. 8.03.2г. Они содержат отрезки линий отрицательной дл-ниы, которые в реальных фильтрах учитываются в соседних линиях положительной длины, обладающ.нх тем же самым сопротивлением. По этой причине доступ к действительным зажимам инвертора физически невозможен, н .настроечные винты не могут замкнуть резонаторы накоротко точно в требуемом длн правильном настройки месте.

Однако для узкополосных фильтров реактивные проводимости связей очень малы, отрезок линии с отрицательной длиной в инверторе будет весьма коротким, и, следовательно, вопрос о точ-.иом расположении коротких замыканий на стержнях резонаторов не окажется столь критическим. В таких случаях описанные методы настройки дают хорошие результаты. Подобные же сообра-жен.ня используются и прн настройке других типов фильтров с непосредственными связями.

В любых случаях в фильтрах с .непосредственными связями нан-6ольш.ие неприятности прн использовании данной методики дают первый и последний резонаторы, так как их овнзи обычно значительно отличаются от связей остальных резонаторов. Допустим, что ширина полосы фильтра составляет около 10% и что наша методика настройки не позволяет получить требуемой симметрии характеристики. Тогда можно прибегнуть к экспериментальной подстройке одних оконечных резонаторов, что почти всегда легко осуществить при наличии генератора с качающейся частотой.

Настройка резонаторов поодиночке или попарно. Для точной настройки фильтров с шириной полосы более 10% наилучшими методами оказываются испытание и регулировка резонаторов поодиночке или попарно, как было описано в §§ 11.03 и 11.04. Однако даже прн использовании таких методов могут возникнуть некоторые трудности, если связн между резонаторами весьма велики. Например, фильтры, рассмотренные в §§ 8,11 н 8.12. использующие связи на сосредоточенных элементах (эти связн представлены инверторами, приведенными яа рис. 8.03.1а н 8.03.26), будут настраиваться несколько иначе при подключении к другому резонатору, чем прн подключении к активным нагрузкам.

В случае параллельных резонаторов с сосредоточенными эле-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 [ 21 ] 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82

© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95