bdk составлял 3,2 мм. а раинус свругления краев четырех внешних вставок со стороны самых уэкнх шлейфов- 1,6 мм. 1При этих значениях ращиуков согласно результатам, изложенным шалее в гл. 15 (см. ipHc. 15.102.5), иапряжениость поля на краях уменьшилась до величины, менее чем в два раза превышающей иапряжениость поля в волноводах [23]. Любое дальнейшее закругление .привело бы к незначительному эффекту. Измеренные характеристики ответвителя с закругленными ираями повторяют характеристики, показанные на р,н1с, 13.14.1, в .пределах точмосм измерений.

Рис. 13,14.4. Размеры 6-децибельного ответвителя с пятью шлейфами для S-диапазона после модификации. Скруглекне углов не поназнно. Все раэыеры в ям. Глубина канала 36.07

Было определено [22], что рассмотренный ответвитель должен оропускать примерно 39% от максимальной мощности волновода, что для волновода типа соответствует приблизительно

1 Мгвт. Это обусловлено, главным образом, радиусами углов Т-обраэных сочленений. Ответвитель был испытай (11) на высокую мощность с и-мпульсом 3,8 мксек и частотой его повторения 60 гц на -несущей частоте 2857 Мгц. При акоимальиой мощности 1 Л1гвт, воздушном заполненим н атмосферном давлении никакого искрения не наблюдалось.

Литература

1 С о h п S В S h i m i Z U J. К, J о п е S Е. М. Т. and S h е г к Р. М. Strip Transmission Unes and Components, Final Report, Contract DA 36-039 5С-в3232, Stanlord Research Institute, Menlo Park. California (February 1957).

2 Oliver B. M. Directional Electromagnetic Couplers, Proc. IRE 42. pp. 1686-1692 (November 1954).

3 Firestone W L. Analysis of Transmission Line Directional Couplers. Proc. IRE 42, pp. 1529-1538 (October 1954). . . ,.

4* J о n e s E M T. and В о 11 ] a h n J. T. Coupled-Stnp-Transmission Lme Filtera and Diiwlional Couplers, IRE Trans. PGMTT-4, pp. 76-81 (April 1956).

Cm сборник переводов Полосковые системы сверхвысоких частот , под ред. В. И. Сушкевича. ИЛ. 11959, стр. 314-229.

5 . Shimizu J К. and Jones Е. М. Т. Coupled-Transmission Line Directional Couplers, IRE Trans. PGMTT-h6, pp. 40-410 (October 1958)

Cm Зарубежиая радиоэлектроника , 1059, № lllI. стр. 06-34.

6. Shimizu J К, A Strip-Line 3 db Directional Coupler, Scieniilic Report I №inM957) -S Stanford Research Institute, Melo Pare, CallTomia

-J!. S. L. Microwave Hybrid Coupler Study Program

Second Quarterly Progress Report, Contract DA 36-2395c-87&, Ranli Corporation, Calabasas, California (November 1961). -orpord

D rfit, inc-r* Sif.!;-S- - bod of Analysis of Symmetrical Four-

Port Networks; IRE Trans. PGMTT-i, pp. 246-4252 (October 1956)

Cm. Вопросы радиолокационной техиики , 1957, 3(39). pp l)8-403*(OctIter*i958) uide Couplor, IRE Trans. PGMTT-6,

Conf%oI°l2?fp.\£-7Ml95§

Ah-V! h°; Synchronous Branch Guide Directional Couplers for Low ?962) Pf Trans. PGMTT-IO, pp. 459-475 (November

12. Cohn S B. and KoOH Iz R. H. Microwave Hybrid Coupler Study Program; Third Quarterly Progress Report, Contract DA 36-239-SC-87435 Ranlec Corporation, Calabasas, California (February 1962).

13. Getsinger W. J. A Coupled Strip-Line Configuration Using Printct Circuit Construction that Allows Very Close Coupling IRE Trans. PCMTT-9 pp. 535-544 (November 1961).

14. Getsinger W. J. Coupled Rectangular Bars Between Parallel Plates, IRE Trans. PGMTT-10, pp. 65-72 (January 19в2).

15. Ф e л ь Д Ш T e Й и A. Л. Синтез ступенчатых направленных оттветвителей - Радиотехника и электроника , ,1961, Ль 2.

16 Young Leo. Analysis of a Transmission Cavity Wavemeter, IRE Trans PGMTT-8, pp. 43639 (July 1960).

Показатель степени в числителе ф-лы (20) должен выть - /9, а ие - 2ife.

17. Young Leo. А Theorem on Lossless Symmetrical Networks. IRE Trans PGCT-7, p. 75 (March 1960).

18. Cohn S. В., Getsinger W. J., Jones E. M. T. Schiffman B. .VI. Shimizu J. K. Design Criteria for Microwave Filters and Coupling Structures. Tech. Report 3. Contract DA 36-039 SC-74862, Stanford Research Instilule, Menlo Park, California (August 1958).

19. Franco A. G and Oliner A. A. Symmetric Strip Transmission Line Tee Junction, IRE Trani. PGMTT-10, pp. 118-124 (March 1962).

20*. Marcuvitz N. Waveguide Handbook, pp. 33650, MIT Rad. Lab Series, Vol. 10 (McGraw-Hill Book Co.. Inc., New-York, N. Y 1951).

Справочник no волноводам, пер. с англ. под ред. Я. Н. Фельда, Советское-радио . 1962.

21. Tables of Chebyshev Polynomials S (jc) and C (jcJ. National Bureau of Standards Applied Mathematics Series No. 9. United States Government Prlntins Office, Washington 26, D. C. (1952).

22. Young Leo. The Design of Branch Guide Directional Couplers for Low and High Power Applications, Tech. Note a. Contract AF 30(602)-2392. Stanford Research Institute, Menlo Park, California. RADC-TDR-62-130 (February l%2).

2)3. С о h n S. B. Rounded Corners in Microwave High-Power Filters end Other Components. IRE Trans. PGMTT-9. pp. 389-397 (September 1961).

24*. Young Leo. The Analytical Equivalence of TEM-Mode Directional Couplers and Transmission-Line Slepped-Impendance Filters, Proc. lEE. 110. pp. 275-281 (February 1963).

Cm. Зарубежная радиоэлектроника , 1Ш4, М 2, стр. 98-100.

25. Levy R. General Synthesis of Asymmetric Multi-Element Coupled-Transmission-Line Directional Couplers, 1ЕБЕ Trans. PTGMTT-II, pp. 226-7 (July 1963),

Глава 14

НАПРАВЛЕННЫЕ ФИЛЬТРЫ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ КАНАЛОВ И КОЛЬЦЕВЫЕ РЕЗОНАТОРЫ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ

Работа фильтра не зависит от выбора входного плеча (т. е. если в качестве входною выбрать не ллечо i. а какое-либо другое, то все остальные плечи м-отуг быть лроиумерованы соответственно новому выбору входного плеча, и характеристики, привещенные на рис. 14.01.16.8 останутся прежними).

(Вносимые потери на средней .частоте между плечами направленного фильтра с полоснопропускающей характеристикой равны вносимым потеря1М обычного двухплечевого гаолосмопропускающего фильтра с той же самой характеристикой при условии, что в обоих типах фильтров неиа-груженные добротности резонаторов одинаковы и конечны. Эти потери можно .вычислить с томощью методов, приведенных в §§ 4.13 и 11.06.

14.01. Введение

.В этой главе рассматриваются весьма важные типы многоканальных фильтров, .называемые направленными разделительными фильтрами (1, 2, 3], (которые используются для сложения (Или разделения сигналов различных частот). Излагаются также сведения об устройстве с сильной свявью - и)льцввюм резонаторе бегущей волиы, являющемся пассивным

mmimmu умножителем мощности. Ои получил щи-

рокое применение в лабораторных испы- таниях элементов свч цепей, предназиа-

чеиных для работы при высоком уровне мощности (4, 5, 6, 7].

(Направленный фильтр представляет собой устройство с четырьмя плечами, характеристики вносимых лотерь которого при нагрузке каждого из плеч на свое волновое сопротивление имеют вид, показанный иа рис. 14.01.1.

Прн подведении мощности к плечу / она частично передается в .плечо 4 с ослаблением, соответствующим характеристике полосиопропускающе(го .фильтра. Рис. U.01.1. Схема (а) и Оставшаяся часть мощности передается J~ SoSaST-o- -o ослабление соответствует го (б) и миогореэоиаторно- характеристике дополнительного Полосного (в) направленных с))ильт- запирающего фильтра. (Мощность не пе-ров редается в плечо и не отражается от

плеча /.

) Некоторые дополнительные сведеиия о фильтрах направленного типа будут изложены § 16.02.

Bxsiiwie

Рис. 14.01.2. Пример использования направленных фильтров для разделения каналов

Рис. 14.01.2 (Иллюстрирует применение направленных фильтров для .разделения .канало(в. В фильтрах а, b и d нзо,1<иро(ванное плечо ие используется, .но в фишьтре с (используется с тем, чтобы сигналы иа частотах fc и fd имел1и общий выход. Так как иаправлеиный фильтр является -взаимным устройством, то рассматриваемая схема может также служить для суммирования частот, если все стрелки по(вернуть .в противополож.ную сторону. При необходимости .возможны и друше способы ооедвненнй направленных фильтров .между собой.

Хотя было разработано большое кол(ичество различных типов натгра(В.тенных фильтров, однако на практике широкое применение Получили лишь некоторые из них. Четыре наиболее важных типа фильтров, показакиые на рис. 14.01.3 подробно рассматриваются в давной главе.

В первом .направленном фильтре ,(рис. 14.01.3а) нопользуются два Прямоугольных .волновода, -которые работают в режиме основных колебании ТЕ Они соедн(неиы между собой при помощи ии-лиидрических объемных резонаторов с (непосредственной связью, работающих в режиме колебаний ТЕц с круговой поляриза1цией. Для получения большего затухания по ожеднему каналу в этом натравле(нном фильтре .может иопользоваться любое число таких резонаторов. Полоса пропускания фильтра обычно менее 1%. Однако, иотользуя специальные апертуры связи с прямоугольны-M.H вол(навадами, можно получить полосу порядка 3% для одно-резонаторных и порядка 2% для многорезонаторных фильтров. Высокая добротность резонаторов позволяет получить характеристику с низкими -потерями (при да-ни.ой полосе шропуокания. - 281 -

На рис. 14.01.36 в показаны два тнпа полосковых направленных фильтров 1с аналогичной частотной характеристикой, но резонаторы в ннх уже невозможно соединить каскадно, как в раиее описанном аолновощном фильтре (3] с целью получения большего затухання по соседнему каналу. Такой тип направленного фильтра применяется только в том слуаче, когда между плечами I 4

ЛтВвлнОые пташ

mp.\ilcmoBia

Рис. I4.D1.3. Наиболее распространенные типы направленны.х фильтров

Требуется получить полоснопропускающую характеристику, свойственную однорезонаторному фильтру. При этом легко достигается полоса пропускания ib нескшько прощенгов.

Наконец, в четаерто.ч направленном фильтре (рис. 14.01.3г) используются кольцевые резонаторы бегущей 1волны, периметр которых по средней линии обычно равен длине волны на средней частоте полосы. Онн связаны друг с другом и с оконеч:ныин полосковыми линиями с помощью четвертьватноаых направленных ответвителей, описанных в гл. 13. Как и а случае ватноводното направленного фильтра, для получения большего затухания по соседнему каналу между плечами I т 4 может быть попользовано любое число кольцевых резонаторов. Фильтр этого типа принципиально можегг обеспечить полосу пропускаиня .порядка 10% нли более, так как между резонаторами н оконеЧ1ными линиями, а также лежду caiMH.VH резонаторами легко добиться достаточно сильной связи. Однако на практике такие фнльтры обыч1но рассчитываются на более умеренную полосу, порядка лишь нескольких процентов. Разумеется, изготовление направленных фильтров в полосковом виде проще, однако при этом получаются небольшие добро(гности резоиа-гаров. Следовательно, для некоторой заданной полосы пропускания потери в полосковом фильтре будут больше, чем в волноводном.

Последний тип направленного фнльтра можно было бы выполнить на вояновоие, также используя полноводные ю^пветвит&тн для связи кольцевого резонатора с внешним волиовоиом, однако на праосгике подобные конструкции не применяются.

На рис. 14.01.4 показано устройство с сильное связью и вол-иоводным резонатором бегущей волны, которое широко использует в качестве умножителя imoujhocth. Оио представляет собой одиорезонаторный направленный фильтр бегущей волны без выходного волновойа. Когда кольцевой резонатор, периметр которого обычно равен нескольким длинам волн в (волноводе, находится в режиме резонанса, то наибольшая часть мощности, подводимой я плечо /, добавляется к мюадностн (бегущей волны в (Пределах кольца, а остальная ее часть поступает а нагрузку, Срединй уро-BeiHb мощности волны, циркулирующей в пределах кольца, может быть (весьма высоким.

Рассмотрим следующий (костчеогвенный пример ум1ножвния мощности. Пусть затуха1нве бегущей волны за одни цикл равно 0,2 дб, а направленный ответвитель имеет переходное затухание -16 дб. Тогда средний уровень мощности волны, циркулирующей в пределах кольца, будет в 20 раз больше входной мощности. Таким об-

trSerSarm

нагрузив

разом, те устройства овч (на- p,. 1401.4. Волноводный умножитель пример, волноводные диафраг- мощности на кольцевом резонаторе бе-мы), которые должны рабо- Т™ волны

тать при высоком уровне мощности и поглощать незначительную ее часть, .могут нспытываться. если их по.честить в кольцевую цепь. При этом саму кольцевую цепь можно возбуждать источником относительно низкой мощности.

Позднее в § 16.02 будет описана другая цепь, которая работает как аирав-чеиный фильтр, в этой цени для получения характеристики направленного фнльтра используются два гибридных соеД((-нения и два обычны1Х филытра.

14.02. Волноводные направленные фильтры

В зтом параграфе приводятся расчетные соотношения н экспериментальные характеристики для во.тноводных направленных фильтров тнпа, (Показанного на-рис. 14.02.1.

Два прямоуголыных резонатора работакхг в режиме колебаний TEio, а цилинщрнчеокие резонаторы с непосредственной связью - в режиме колебаний ТЕц с круговой поляризацией. Объемные резонаторы связаны межиу собой я с внешним (волноводом при помощи (Круглых отверстий. Связь с внешним (волноводом может - 283 -